Πώς παράγει οξύ ηλεκτρικό ρεύμα;

Τα οξέα, γενικά, δεν παράγουν άμεσα ηλεκτρική ενέργεια. Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται συνήθως μέσω χημικών αντιδράσεων σε μπαταρίες ή κυψέλες καυσίμου, που περιλαμβάνουν τη ροή ηλεκτρονίων μεταξύ χημικά αντιδραστικών υλικών. Ωστόσο, ορισμένα όξινα διαλύματα μπορούν να διαδραματίσουν σημαντικούς ρόλους σε ορισμένες διαδικασίες δημιουργίας ηλεκτρικής ενέργειας. Ακολουθούν δύο παραδείγματα:

1. Οξύ σε μπαταρίες μολύβδου-οξέος:

- Οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος χρησιμοποιούνται συνήθως σε οχήματα, συστήματα UPS και άλλες εφαρμογές. Περιλαμβάνουν τη μετατροπή της χημικής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω ηλεκτροχημικών αντιδράσεων.

- Μέσα σε μια μπαταρία μολύβδου-οξέος, υπάρχουν πλάκες μολύβδου που βυθίζονται σε διάλυμα ηλεκτρολύτη που περιέχει θειικό οξύ (H2SO4).

- Κατά τη διάρκεια της απόρριψης (παρέχοντας ηλεκτρική ενέργεια), το διοξείδιο μολύβδου και μολύβδου αντιδρά με το διάλυμα θειικού οξέος, παράγοντας θειικό μόλυβδο (PBSO4) και ηλεκτρόνια απελευθέρωσης.

- Τα ηλεκτρόνια ρέουν μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα και παρέχοντας ισχύ.

- Όταν επαναφορτίζεται η μπαταρία, μια εξωτερική πηγή ενέργειας αντιστρέφει αυτές τις αντιδράσεις, μετατρέποντας το θειικό μόλυβδο πίσω στο μόλυβδο και το διοξείδιο του μολύβδου.

2. Κύτταρα καυσίμου μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων:

- Τα κύτταρα καυσίμου ανταλλαγής πρωτονίων (PEM) είναι ένας τύπος ηλεκτροχημικού κυττάρου που μετατρέπει τη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω της αντίδρασης του καυσίμου υδρογόνου και του οξυγόνου.

- Μέσα στην κυψέλη καυσίμου, το αέριο υδρογόνου (H2) περνάει πάνω από έναν καταλύτη στην άνοδο. Αυτό χωρίζει τα μόρια υδρογόνου σε πρωτόνια (Η+) και ηλεκτρόνια.

- Τα πρωτόνια περνούν μέσω μιας μεμβράνης ανταλλαγής πρωτονίων, ενώ τα ηλεκτρόνια συλλαμβάνονται και αναγκάζονται μέσω ενός εξωτερικού κυκλώματος, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα.

- Από την πλευρά της καθόδου, το οξυγόνο (Ο2) αντιδρά με τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια, συνδυάζοντας για να σχηματίσουν νερό (H2O).

- Η συνολική διαδικασία περιλαμβάνει το συνδυασμό υδρογόνου και οξυγόνου, που διευκολύνεται από το όξινο περιβάλλον που δημιουργείται από τη μεμβράνη ανταλλαγής πρωτονίων, για τη δημιουργία ηλεκτρικής ενέργειας και νερού ως υποπροϊόν.

Ενώ τα ίδια τα οξέα δεν παράγουν άμεσα ηλεκτρική ενέργεια, μπορούν να είναι αναπόσπαστα συστατικά σε ορισμένα ηλεκτροχημικά συστήματα και συμβάλλουν στην αποτελεσματική παραγωγή ισχύος μέσω χημικών αντιδράσεων.