Техника

Сын 6-ти лет интересуется - как делаются батарейки? И что у них внутри? Ответьте пожалуйста доступно :)))

Ирина Cон
Ирина Cон
60 155
советую цикл передач на канале "дискавери" "как это сделано" и "как это работает"
Танюшка Нефедкина
Танюшка Нефедкина
24 732
Лучший ответ
Запросто!
Батарейка - это ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ.
И принцип работы такого элемента - взять ОКИСЛИТЕЛЬНО_ВОССТАНОВИТЕЛЬНУЮ химическую реакцию с приличным выделением энергии и разделить:
Окисление утащить в одну сторону, а восстановление - в другую.
Что такое окислительно-восстановительная реакция? Это, например, горение: горит уголь в воздухе = уголь окисляется (отдаёт электрон) а кислород воздуха восстанавливается (этот электрон у угля отбирает) . Получется их соединение "углекислый газ".
Всё хорошо, но энергия получается в виде тепла, которое превратить в электричество сложно, и потери велики.
И вот какая замечательная идея: пусть уголь свой электрон отдаст металлическому проводу. Этот электрон по проводу передать на некоторое расстояние и там пусть его заберёт кислород! ! А по пути путь электрон работает - электрический ток создаёт.
Но вот проблема: Уголь отдаст электрон - и будет электрически заряжен. И другие атомы угля уже электроны отдвать не будут. И кислород этот электрон съест - и тоже зарядится. И другие электроны этот заряд не подпустит (заряды-то отталкиваются!) . Значит надо, как при горении, чтобы образовался углекислый газ. Как это можно сделать? А нужно заряженные атомы кислорода (они называются ионами) как-то перетащить к ионам угля - пусть соединятся. Для этого служит раствор или специальные вещества, в которых такие ионы кислорода могут двигаться... .

Такие батарейки известны (это - "топливный элемент с прямым окислением угля"), но не используются пока из-за инженергых сложностей (прежде всего из-за высокой рабочей температуры )

Но ведь по этому принципу можно сжигать что-то другое, да и кислород брать не из воздуха.
И Лекланше ещё в 19 веке придумал сжигать очень активный металл ЦИНК. Причём не в воздуще (сложно это, воздух к электродам подвать) а в кислороде, содержащемся в окисле гораздо менее активного металла - марганца. И элемент Лекланше (обычна батарейка) устроен так:
Есть кусок ЦИНКА (и з него сделан корпус, или он в виде стержня - разные есть конструкции) . И есть графитовый (вместо металла, чтоб он не горел! ) стержень, омотанный полотнянным меком с ДВУОКИСЬЮ МАРГАНЦА. А между ними - электролит, только движутся в нём ионы не кислороджа, а именно цинка (какая разница, какие ионы двигаться будут? ) . Электролит жидкий, раствор некоторых химическимх веществ (в разных конструкциях разный) , но "загущённый", чтобы не так сильно вытекал, если что (то есть в него КРАХМАЛ намешан) . Вот и всё собственно.

Батарейки и аккумуляторы другиэ электрохимических систем (литиевые, литий-ионные, литий-полимерные, цинк-водушные, серебряно-цинковые, металл-гидридные, и прочие) устроены ТАК ЖЕ. То есть конкретные конструкции очень разные - но принцип один: разделить окисление активного металла и восстановление окислителя с помощью электролита - проводника для ионов, но не для электронов)
Химия у них внутри. Дальше смотри Википедию.
Начальные понятия. Из чего состоят элементы и из каких компонентов.
- Солевые (угольно-цинковые, марганцево-цинковые) батарейки. В них используется пассивный уголь и двуокись марганца, электролит из хлорида аммония и катод из цинка.
- Алкалайновые (щелочные) батарейки. От марганцево-цинковых их отличает химический состав электролита - здесь используется щелочной электролит. Такие батарейки имеют продолжительный срок хранения, а в процессе эксплуатации напряжение на электродах меняется гораздо меньше, чем у элементов с солевым раствором.
- Серебряные батарейки, имеют катоды из оксида серебра. Их напряжение на 0,2 В выше, чем угольно-цинковых в одних и тех же условиях. В остальном серебряные элементы питания похожи на угольно-цинковые.
- Литиевые батарейки, обладают очень большим сроком хранения, высокой плотностью энергии и сохраняют работоспособность в большом диапазоне температур, поскольку не содержат воды. В их состав входит литиевый катод, органический электролит и анод из различных материалов. Так как литий имеет наивысший отрицательный потенциал по отношению к остальным металлам, следовательно, он имеет наибольшее номинальное напряжение при минимальных размерах. Ещё есть батарейка делается из картошки, и др
W W
W W
7 316