Kā darbojas akumulatori?

Kad satiekas oksidētājs un reducētājs, abos notiek ķīmiskas reakcijas un tiek pārnesti elektroni. Elektronu pārnese rada līdzstrāvu (DC). Parastajās baterijās tas ir 1.5 volti.

Viens no pirmajiem oksidētājiem, kas tika detalizēti izpētīts, bija elementārais skābeklis. Skābeklis iegūst elektronus no citām vielām, piemēram, dzelzs, izraisot materiāla oksidēšanos. Kad dzelzs kļūst oksidēts, tas saistās ar skābekļa molekulām, veidojot dzelzs oksīdu vai rūsu. Ir daudzi citi oksidētāji, tostarp broms, hlors un fluors. Parastajās baterijās mangāna dioksīda pulveris tiek izmantots kā oksidētājs, kas, kad tas ir izsmelts, pārvēršas par mangāna oksīdu.

Termins reduktors ir no metalurģijas un attiecas uz ķīmisku reakciju, kurā viela zaudē elektronus. Ķīmiskā pārveide notiek no oksīda, piemēram, dzelzs oksīda, uz neoksīdu, piemēram, dzelzi. Šis ķīmiskais process jau sen ir izmantots, lai rūdas pārvērstu tīros metālos, un tas ir nosaukts tāpēc, ka reakcijas rezultātā paraugs zaudē daļu masas. Parastajās baterijās reduktors ir cinks.

Akumulators izskatās kā viena lieta, bet patiesībā tās ir divas: oksidētājs un reduktors, kas novietoti tuvu viens otram un atdalīti ar barjeru. Katrs ir savienots ar elektrodu, ko sauc par pozitīvo un negatīvo atkarībā no tā, kurai vielai tie atbilst. Kad ķēde starp pozitīvo un negatīvo elektrodu ir pabeigta, elektroni plūst un turpina plūst, līdz tiek sasniegts līdzsvars.

Parasti šie barošanas avoti ir savienoti ar ārēju slodzi, kas saņem enerģiju no elektronu strāvas. Dažreiz līdzstrāva tiek savienota ar ģeneratoru, kas to pārvērš maiņstrāvā (AC), kas ir mūsu sadzīves tehnikas izmantotā elektrība. Baterijas nav būtiski mainītas kopš to pirmās izgudrošanas, un tās ir manāms vājais punkts elektronikas jomā, kurā cenu un veiktspējas pieaugums vēsturiski ir eksponenciāls.