Πώς παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια σε υγρό κύτταρο;
1. Συστατικά ενός υγρού κυττάρου:
* ηλεκτρόδια: Δύο διαφορετικά αγώγιμα υλικά, τυπικά μέταλλα ή άνθρακα, βυθίζονται στον ηλεκτρολύτη. Ένα ηλεκτρόδιο ονομάζεται άνοδος Και το άλλο η κάθοδος .
* ηλεκτρολύτης: Ένα υγρό διάλυμα που περιέχει ιόντα που μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια. Τα κοινά ηλεκτρολύτες περιλαμβάνουν οξέα, βάσεις ή διαλύματα αλατιού.
* Εξωτερικό κύκλωμα: Ένα σύρμα ή άλλη αγώγιμη διαδρομή που συνδέει την άνοδο και την κάθοδο έξω από το κελί.
2. Ηλεκτροχημική αντίδραση:
* Άνοψη (αρνητικό ηλεκτρόδιο): Στην άνοδο, εμφανίζεται μια χημική αντίδραση όπου τα άτομα χάνουν ηλεκτρόνια (οξείδωση). Αυτά τα ηλεκτρόνια ταξιδεύουν μέσω του εξωτερικού κυκλώματος στην κάθοδο.
* Καθεάνα (θετικό ηλεκτρόδιο): Στην κάθοδο, ηλεκτρόνια από το εξωτερικό κύκλωμα χρησιμοποιούνται σε μια χημική αντίδραση όπου τα άτομα αποκτούν ηλεκτρόνια (μείωση).
3. Ροή ηλεκτρονίων:
* Η κίνηση των ηλεκτρονίων από την άνοδο στην κάθοδο μέσω του εξωτερικού κυκλώματος δημιουργεί ένα ηλεκτρικό ρεύμα . Αυτή είναι η ηλεκτρική ενέργεια που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία συσκευών.
4. Διατήρηση της αντίδρασης:
* Οι χημικές αντιδράσεις στα ηλεκτρόδια συνεχίζονται όσο υπάρχουν υλικά που πρέπει να οξειδωθούν και να μειωθούν. Ο ηλεκτρολύτης παρέχει τα ιόντα που απαιτούνται για την εμφάνιση των αντιδράσεων.
5. Τύποι υγρών κυττάρων:
* Πρωτογενή κύτταρα: Αυτά τα κύτταρα έχουν σχεδιαστεί για ενιαία χρήση. Παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από μια χημική αντίδραση που δεν μπορεί να αντιστραφεί, έτσι τελικά εξαντληθούν. Τα κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν αλκαλικές μπαταρίες.
* Δευτερεύοντα κύτταρα: Αυτά τα κύτταρα είναι επαναφορτιζόμενα. Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να αντιστραφούν εφαρμόζοντας ένα εξωτερικό ηλεκτρικό ρεύμα, επιτρέποντας την επαναχρησιμοποίηση του κυττάρου. Τα κοινά παραδείγματα περιλαμβάνουν μπαταρίες μολύβδου-οξέος που χρησιμοποιούνται σε μπαταρίες αυτοκινήτων και ιόντων λιθίου σε smartphones.
Εδώ είναι μια απλή αναλογία:
Φανταστείτε ένα δείκτη. Από τη μία πλευρά (η άνοδος), έχετε έναν κάδο νερού. Από την άλλη πλευρά (η κάθοδος), έχετε ένα σφουγγάρι. Ο ηλεκτρολύτης επιτρέπει στο νερό να κινείται μεταξύ του κάδου και του σφουγγαριού.
* Ο κάδος χάνει νερό (ηλεκτρόνια) καθώς χύνεται στο σφουγγάρι, δημιουργώντας μια ανισορροπία.
* Η ανισορροπία προκαλεί την άκρη του πριονιού, δημιουργώντας μια δύναμη (τάση) που οδηγεί τα ηλεκτρόνια μέσω του εξωτερικού κυκλώματος.
* Το σφουγγάρι απορροφά το νερό (ηλεκτρόνια) και τελικά γίνεται κορεσμένο.
* Οι συμβουλές See-Saw πίσω, προτρέποντας τον κάδο να ρίξει περισσότερο νερό, συνεχίζοντας τον κύκλο.
Αυτή η αναλογία απλοποιεί τη διαδικασία, αλλά βοηθά στην απεικόνιση της κίνησης των ηλεκτρονίων και της δημιουργίας ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα υγρό κύτταρο.
