Principe de la batterie
Principe de la batterie
Dans une batterie chimique, la conversion directe de l’énergie chimique en énergie électrique est le résultat de réactions chimiques telles que l’oxydation et la réduction qui se produisent spontanément à l’intérieur de la batterie. Cette réaction s'effectue respectivement sur deux électrodes. Le matériau actif de l'électrode négative est composé d'un agent réducteur qui a un potentiel relativement négatif et est stable dans l'électrolyte, tel que des métaux actifs tels que le zinc, le cadmium et le plomb, ainsi que de l'hydrogène ou des hydrocarbures. La matière active de l'électrode positive est constituée d'un oxydant à potentiel positif et stable dans l'électrolyte, tel que le dioxyde de manganèse, le dioxyde de plomb, l'oxyde de nickel et autres oxydes métalliques, l'oxygène ou l'air, les halogènes et leurs sels, les oxyacides et leurs sels, etc. . Les électrolytes sont des matériaux ayant une bonne conductivité ionique, tels que des solutions aqueuses d'acides, d'alcalis et de sels, des solutions non aqueuses organiques ou inorganiques, des sels fondus ou des électrolytes solides. Lorsque le circuit externe est déconnecté, bien qu'il existe une différence de potentiel (tension en circuit ouvert) entre les deux pôles, il n'y a pas de courant et l'énergie chimique stockée dans la batterie n'est pas convertie en énergie électrique. Lorsque le circuit externe est fermé, le courant circule dans le circuit externe sous l'action de la différence de potentiel entre les deux électrodes. Parallèlement, à l'intérieur de la batterie, du fait de l'absence d'électrons libres dans l'électrolyte, le transfert de charge s'accompagnera inévitablement de la réaction d'oxydation ou de réduction de l'interface entre le matériau actif bipolaire et l'électrolyte, et de la migration de la matière. des réactifs et des produits de réaction. Le transfert de charge dans l’électrolyte se complète également par la migration des ions. Par conséquent, le processus normal de transfert de charge et de transfert de matière à l’intérieur de la batterie est une condition nécessaire pour assurer la production normale d’énergie électrique. Lors de la charge, le sens du processus de transfert électrique et de masse à l’intérieur de la batterie est exactement opposé à celui de la décharge ; la réaction de l'électrode doit être réversible pour assurer la progression normale du transfert de masse et du processus électrique dans le sens opposé. Par conséquent, la réversibilité de la réaction de l’électrode est une condition nécessaire à la formation d’une batterie. G est l'augmentation de l'énergie libre de la réaction de Gibbs (Coke) ; F est la constante de Faraday = 96 500 ku = 26,8 A · h ; n est le nombre équivalent de réaction de la batterie. Il s'agit de la relation thermodynamique de base entre la force électromotrice de la batterie et la réaction de la batterie, et c'est également l'équation thermodynamique de base pour calculer l'efficacité de conversion d'énergie de la batterie. En fait, lorsque le courant traverse l’électrode, le potentiel de l’électrode s’écarte du potentiel de l’électrode thermodynamiquement équilibré. Ce phénomène est appelé polarisation. Plus la densité de courant (courant passant par unité de surface d'électrode) est élevée, plus la polarisation est importante. La polarisation est l'une des causes importantes de la perte d'énergie de la batterie.
Il y a trois raisons à la polarisation :
① La polarisation provoquée par la résistance de chaque partie de la batterie est appelée polarisation ohmique ;
② La polarisation provoquée par le retard du processus de transfert de charge dans la couche d'interface électrode-électrolyte est appelée polarisation d'activation ;
③ La polarisation provoquée par le processus lent de transfert de masse dans la couche d'interface électrode-électrolyte est appelée polarisation de concentration. La méthode pour réduire la polarisation consiste à augmenter la zone de réaction de l'électrode, à réduire la densité de courant, à augmenter la température de réaction et à améliorer l'activité catalytique de la surface de l'électrode.
Nous sommes un fournisseur de batteries de moto au plomb. Si vous êtes intéressé par un fournisseur de batteries de moto au plomb, veuillez nous contacter pour plus d'informations.
Dans une batterie chimique, la conversion directe de l’énergie chimique en énergie électrique est le résultat de réactions chimiques telles que l’oxydation et la réduction qui se produisent spontanément à l’intérieur de la batterie. Cette réaction s'effectue respectivement sur deux électrodes. Le matériau actif de l'électrode négative est composé d'un agent réducteur qui a un potentiel relativement négatif et est stable dans l'électrolyte, tel que des métaux actifs tels que le zinc, le cadmium et le plomb, ainsi que de l'hydrogène ou des hydrocarbures. La matière active de l'électrode positive est constituée d'un oxydant à potentiel positif et stable dans l'électrolyte, tel que le dioxyde de manganèse, le dioxyde de plomb, l'oxyde de nickel et autres oxydes métalliques, l'oxygène ou l'air, les halogènes et leurs sels, les oxyacides et leurs sels, etc. . Les électrolytes sont des matériaux ayant une bonne conductivité ionique, tels que des solutions aqueuses d'acides, d'alcalis et de sels, des solutions non aqueuses organiques ou inorganiques, des sels fondus ou des électrolytes solides. Lorsque le circuit externe est déconnecté, bien qu'il existe une différence de potentiel (tension en circuit ouvert) entre les deux pôles, il n'y a pas de courant et l'énergie chimique stockée dans la batterie n'est pas convertie en énergie électrique. Lorsque le circuit externe est fermé, le courant circule dans le circuit externe sous l'action de la différence de potentiel entre les deux électrodes. Parallèlement, à l'intérieur de la batterie, du fait de l'absence d'électrons libres dans l'électrolyte, le transfert de charge s'accompagnera inévitablement de la réaction d'oxydation ou de réduction de l'interface entre le matériau actif bipolaire et l'électrolyte, et de la migration de la matière. des réactifs et des produits de réaction. Le transfert de charge dans l’électrolyte se complète également par la migration des ions. Par conséquent, le processus normal de transfert de charge et de transfert de matière à l’intérieur de la batterie est une condition nécessaire pour assurer la production normale d’énergie électrique. Lors de la charge, le sens du processus de transfert électrique et de masse à l’intérieur de la batterie est exactement opposé à celui de la décharge ; la réaction de l'électrode doit être réversible pour assurer la progression normale du transfert de masse et du processus électrique dans le sens opposé. Par conséquent, la réversibilité de la réaction de l’électrode est une condition nécessaire à la formation d’une batterie. G est l'augmentation de l'énergie libre de la réaction de Gibbs (Coke) ; F est la constante de Faraday = 96 500 ku = 26,8 A · h ; n est le nombre équivalent de réaction de la batterie. Il s'agit de la relation thermodynamique de base entre la force électromotrice de la batterie et la réaction de la batterie, et c'est également l'équation thermodynamique de base pour calculer l'efficacité de conversion d'énergie de la batterie. En fait, lorsque le courant traverse l’électrode, le potentiel de l’électrode s’écarte du potentiel de l’électrode thermodynamiquement équilibré. Ce phénomène est appelé polarisation. Plus la densité de courant (courant passant par unité de surface d'électrode) est élevée, plus la polarisation est importante. La polarisation est l'une des causes importantes de la perte d'énergie de la batterie.
Il y a trois raisons à la polarisation :
① La polarisation provoquée par la résistance de chaque partie de la batterie est appelée polarisation ohmique ;
② La polarisation provoquée par le retard du processus de transfert de charge dans la couche d'interface électrode-électrolyte est appelée polarisation d'activation ;
③ La polarisation provoquée par le processus lent de transfert de masse dans la couche d'interface électrode-électrolyte est appelée polarisation de concentration. La méthode pour réduire la polarisation consiste à augmenter la zone de réaction de l'électrode, à réduire la densité de courant, à augmenter la température de réaction et à améliorer l'activité catalytique de la surface de l'électrode.
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