Η συσκευή και η αρχή της λειτουργίας της μπαταρίας

Η ηλεκτρική μπαταρία καλείται επαναχρησιμοποιήσιμη πηγή χημικού ρεύματος. Οι χημικές διεργασίες μέσα στην μπαταρία, σε αντίθεση με εκείνες των γαλβανικών κυψελών μίας χρήσης, όπως οι αλκαλικές μπαταρίες ή οι μπαταρίες αλατιού, είναι αναστρέψιμες. Οι κύκλοι εκφόρτισης, συσσώρευσης και επιστροφής ηλεκτρικής ενέργειας μπορούν να επαναληφθούν πολλές φορές.

Έτσι, η αρχή της λειτουργίας της μπαταρίας σας επιτρέπει να την χρησιμοποιείτε κυκλικά για αυτόνομη τροφοδοσία ισχύος από μια ποικιλία συσκευών, φορητών συσκευών, οχημάτων, ιατρικού εξοπλισμού κ.λπ. σε εντελώς διαφορετικές περιοχές.

Μιλώντας τη λέξη "μπαταρία", αυτό σημαίνει είτε την ίδια την μπαταρία είτε την κυψέλη μπαταρίας. Πολλές σειρές ή παράλληλα συνδεδεμένες μεταξύ τους κελιά μπαταρίας σχηματίζουν μια μπαταρία, καθώς και αρκετές συνδεδεμένες μπαταρίες.

Η πρώτη μπαταρία, δηλαδή μια επαναχρησιμοποιήσιμη γαλβανική κυψέλη, εμφανίστηκε, σύμφωνα με επίσημα στοιχεία, το 1803. Δημιουργήθηκε από τον γερμανό φυσικό και χημικό Johann Wilhelm Ritter. Ένας φίλος του Oersted, Ritter, που δεν ήταν επιστήμονας, μελέτησε τη χημική επίδραση του φωτός, διεξήγαγε πειράματα με ηλεκτρόλυση, παρεμπιπτόντως, ανήκει στην ανακάλυψη του υπεριώδους μέρους του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος.

Ενώ πειραματίζεται με μια βολταϊκή στήλη, ο Ρίτερ πήρε πενήντα κύκλους χαλκού, κομμάτια από υγρό πανί, και σχημάτισε μια στήλη πενήντα τέτοιων κύκλων και υγρό πανί μεταξύ τους. Περνώντας το ρεύμα από τη βολταϊκή στήλη μέσω της δομής, ο Ρίτερ ανακάλυψε ότι ο πόλος του χρεώθηκε και ο ίδιος έγινε πηγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή ήταν η πρώτη μπαταρία.

Η αναστρεψιμότητα της χημικής αντίδρασης στον ηλεκτρολύτη και στα ηλεκτρόδια της μπαταρίας σας επιτρέπει να επαναφέρετε την απόδοση της μπαταρίας - να την φορτίσετε μετά την εκφόρτιση. Το ρεύμα κατά τη διάρκεια της φόρτισης διέρχεται μέσω της μπαταρίας προς την αντίθετη κατεύθυνση προς την εκφόρτιση.

Για παράδειγμα, μια μπαταρία μολύβδου-οξέος λειτουργεί λόγω των ηλεκτροχημικών αντιδράσεων του μολύβδου και του διοξειδίου του μολύβδου σε θειικό οξύ. Οι τύποι που ακολουθούν αντικατοπτρίζουν αναστρέψιμες αντιδράσεις που συμβαίνουν στην άνοδο και στην κάθοδο: από αριστερά προς τα δεξιά - αντίδραση κατά την εκκένωση, από δεξιά προς τα αριστερά - χρέωση.

Σκεφτείτε τώρα τη συσκευή μπαταρίας ως παράδειγμα μπαταρίας εκκίνησης αυτοκινήτου. Η τάση του είναι 12 βολτ. Η μπαταρία αποτελείται από έξι κελιά συνδεδεμένα σε σειρά, χωρισμένα με χωρίσματα.

Η σειριακή σύνδεση σε αυτή την περίπτωση σημαίνει ότι ο αρνητικός ακροδέκτης ενός στοιχείου είναι συνδεδεμένος στον θετικό ακροδέκτη του επόμενου κυττάρου.

Κάθε στοιχείο περιλαμβάνει ένα ζεύγος ηλεκτροδίων πλέγματος από κράμα μολύβδου-αντιμονίου βυθισμένο σε έναν ηλεκτρολύτη, το οποίο είναι ένα 38% υδατικό διάλυμα θειικού οξέος. Ο πορώδης διαχωριστής απομονώνει τα ηλεκτρόδια ο ένας από τον άλλο, εμποδίζοντας βραχυκύκλωμα μεταξύ τους, αλλά περνά ελεύθερα από τον εαυτό του ηλεκτρολύτη. Δηλαδή, το υγρό γεμίζει τόσο τα κύτταρα των πλακών μολύβδου όσο και τους πόρους των διαχωριστών.

Οι πλάκες με το ίδιο όνομα αλληλοσυνδέονται με μπροστινούς βραχυκυκλωτήρες, καθώς και με τις πλάκες που χωρίζονται από χωρίσματα, τα οποία αποτελούν τα επιμέρους στοιχεία, και τα τερματικά της μπαταρίας κατασκευάζονται επίσης από μόλυβδο.

Τα συμπεράσματα της μπαταρίας του αυτοκινήτου είναι πάντοτε ελαφρώς διαφορετικά σε μέγεθος το ένα από το άλλο - ο θετικός ακροδέκτης είναι μεγαλύτερος σε διάμετρο από τον αρνητικό έτσι ώστε να μην κάνει λάθος κατά τη σύνδεση.

Η θήκη μπαταρίας είναι κατασκευασμένη από ένα διηλεκτρικό υλικό ανθεκτικό σε επιθετικά περιβάλλοντα, ακραίες θερμοκρασίες και κραδασμούς. Σήμερα, οι θήκες για μπαταρίες εκκίνησης είναι κατασκευασμένες από πολυπροπυλένιο.

Η θήκη είναι ερμητικά σφραγισμένο δοχείο με καπάκι, εξοπλισμένο με φλάντζες για ανθεκτική τοποθέτηση.Στις παλιές μπαταρίες, παρέχονται πάντοτε βύσματα για κάθε γαλβανικό στοιχείο που συνθέτει την μπαταρία, έτσι ώστε να μπορεί να προστεθεί απεσταγμένο νερό, εάν είναι απαραίτητο. Τα σύγχρονα βύσματα μπαταρίας χωρίς συντήρηση στις θήκες δεν έχουν.

Άλλα άρθρα σχετικά με τις μπαταρίες και τη χρήση τους:

Διαγράμματα σύνδεσης μπαταρίας

Δημοφιλή είδη μπαταριών

Πώς είναι οι μπαταρίες για τα ηλιακά εργοστάσια

Πώς είναι ρυθμισμένοι και λειτουργούν οι φορτιστές μπαταριών;

Γιατί οι μπαταρίες εκρήγνυνται

Η σωστή χρήση των μπαταριών ιόντων λιθίου