Батерија
From Wikipedia, the free encyclopedia
У науци и технологији, батерија је електрохемијски уређај у коме је ускладиштена хемијска енергија (у виду потенцијалне енергије), која се може претворити у електричну енергију када се крајеви батерије, електроде, споје проводником. Батерија је уређај који се састоји од једне или више електрохемијских ћелија са спољним прикључцима за напајање електричних уређаја као што су батеријске лампе, паметни телефони, и електрична кола.[1] Кад батерија пружа електричну снагу, њен позитивни прикључак је катода, а њен негативни прикључак је анода.[2] Терминал означен као негативан је извор електрона који ће тећи кроз спољашње електрично коло до позитивног терминала. Катода и анода дакле, међусобно повезани преко спољног кола, представљају медијум за пренос наелектрисања и при томе учествују у редокс реакцијама као активне масе. Pедокс процеси - процеси који дају енергију, одвијају се на граници фазе електрода/електролит, док се електрони (ослобођени из аноде током реакција оксидације) транспортују кроз спољни електрични круг (до катоде) стварајући даље електричну енергије која се може користити за напајање потрошача. Другим речима, када се батерија повеже на спољашње електрично оптерећење, редокс реакција конвертује високо-енергетске реактанте у производе ниске енергије, и разлика слободне енергије се испоручује спољашњем колу као електрична енергија. Електролит је хемијскa врста којa је истовремено и електронски изолатор - физички раздваја аноду и катоду и јонски проводник - има улогу да осигура транспорт јонских врста између електрода. [3] Историјски термин „батерија” се специфично односио на уређај који се састојао од вишеструких ћелија, међутим његова употреба је еволуирала тако да сада обухвата уређаје који се састоје од једне ћелије.[4] Прва позната батерија је Багдадска батерија из периода 250. п. н. е. и 640. п. н. е. Модерне батерије раде на принципу који је изумео италијански физичар Алесандро Волта 1800. године.
Батерије спадају у такозване примарне изворе електричне енергије, јер претварају хемијску енергију у електричну и не могу се пунити (процес није реверзибилан). За разлику од батерија, акумулатор спада у секундарне електрохемијске изворе (реверзибилне) електричне енергије и може више пута претварати хемијску у електричну енергију и обрнуто (може се пунити и празнити). Други назив за батерију је примарни галвански елемент. Галвански елементи су примарни хемијски извори струје. Постоји више врста галванских елемената: Волтин, Данијелов, Лекланшов итд. Данијеловим елементом може се на једноставан начин објаснити принцип батерије. Данијелов елемент се састоји од цинкане електроде потопљене у раствор цинк-сулфата (4) и бакарне електроде која се налази у раствору бакар-сулфата (4), једни од другог одвојени су посудом од порозног материјала кроз чије зидове могу да пролазе само јони 4. Када се цинкана електрода стави у разблажени водени раствор цинк-сулфата атоми цинка спонтано прелазе у раствор као позитивни јони 2+ остављајући своја два електрона на електроди. Прелажењем јона цинка у раствор, електрода постаје негативно наелектрисана, а раствор позитивно. У врло танком пограничном слоју између цинкане електроде и раствора настаје електрично поље усмерено тако да се супротставља прелажењу јона 2+ у раствор. Што више јона пређе у раствор, ово поље је све јаче. Убрзо то електрично поље достиже ону вредност при којој се електрична сила изједначава са хемијском, те се даље прелажење јона 2+ у раствор зауставља и наелектрисање електроде и раствора се више не повећавају.
Батерије су доступне у мноштву облика и величина, од минијатурних ћелија које се користе за напајање слушних апарата и ручних сатова до малих, танких ћелија које се користе у паметним телефонима, до великих оловно киселинских батерија или литијум-јонских батерија у возилима, и у крајњем екстрему, огромне батеријске банке величине собе која пружа резервну или хитну снагу за телефонске централе и рачунарске дата центре. Према процени из 2005. године, индустрија батерија је широм света генерисала 48 америчких долара милијарди у продаји сваке године,[5] са годишњим растом од 6%.