Miért van az akkumulátor kémiai reakciója?
1. Redox reakciók:
Az akkumulátorok redox (redukciós-oxidációs) reakciókkal járnak az elektródák anyagai között. Az anód (negatív elektród) oxidáción megy keresztül, ahol elektronokat veszít, míg a katód (pozitív elektród) redukción megy keresztül, ahol elektronokat nyer. Ezek a redoxreakciók hajtják az elektronok áramlását.
2. Elektródaanyagok:
Az akkumulátor elektródái különböző anyagokból készülnek, amelyek eltérő kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. A szokásos elektródanyagok közé tartoznak a fémek, például a cink, a lítium vagy az ólom, valamint a fém-oxidok vagy más vegyületek. Ezek az anyagok specifikus kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik, hogy oxidációs vagy redukciós reakciókon menjenek keresztül.
3. Elektrolit:
Az akkumulátorban lévő elektrolit egy vezetőképes közeg, amely lehetővé teszi az ionok mozgását az elektródák között. Lehet folyékony (pl. kénsav az ólom-savas akkumulátorokban), gél vagy szilárd polimer. Az elektrolit oldott ionokat tartalmaz, amelyek részt vesznek a kémiai reakciókban, teljessé teszik az áramkört és megkönnyítik az elektronok áramlását.
4. Vegyi fajok:
Az anód és a katód anyagok, valamint az elektrolit speciális vegyi anyagokat tartalmaznak. Ezek a fajták kémiai változásokon mennek keresztül az akkumulátor kisülési és újratöltési ciklusa során. A kémiai reakciók magukban foglalják az elektronok átvitelét, az ioncserét és a kémiai vegyületek képződését vagy bomlását.
5. Spontán reakciók:
Az akkumulátorban végbemenő kémiai reakciók spontánok, vagyis természetesen, külső energiabevitel nélkül mennek végbe. Ezek a reakciók negatív változást mutatnak a Gibbs-szabadenergiában, ami azt jelzi, hogy energiát bocsátanak ki elektromos energia formájában.
6. Energiaátalakítás:
Az akkumulátor reaktánsaiban (elektródákban és elektrolitban) tárolt kémiai energia a kisülés során elektromos energiává alakul. A reagensekben lévő kémiai kötések megszakadnak, és elektronok szabadulnak fel, amelyek a külső áramkörön keresztül áramlanak, elektromos áramot generálva.
7. Megfordíthatóság:
Az újratölthető akkumulátorokban a kémiai reakciók a töltési folyamat során megfordíthatók. Külső elektromos áram alkalmazásával az elektronok az ellenkező irányba áramlanak, megreformálják a kémiai kötéseket, és helyreállítják az elektródákban és az elektrolitban az eredeti kémiai anyagokat.
8. Hatékonyság:
Az akkumulátorokban végbemenő kémiai reakciók nem teljesen hatékonyak. Az energia egy része hő, belső ellenállás és egyéb tényezők miatt elvész. Az akkumulátorok azonban jellemzően nagy energiasűrűséggel rendelkeznek, és más energiatároló rendszerekhez képest jelentős mennyiségű energiát tudnak tárolni és leadni.
Összességében az akkumulátorban zajló kémiai reakciók magukban foglalják az elektronok átvitelét, az ionok mozgását és a kémiai anyagok változásait, amelyeket az elektródák anyagának és az elektrolitnak a kémiai tulajdonságai vezérelnek. Ezek a reakciók elektromosságot termelnek az elektrokémiai energiaátalakítás során.