nguvu ya umeme
◆Utekelezaji wa utendaji wa betri za kuhifadhi nishati
Wakati sakiti ya nje imefunguliwa, kumaanisha hakuna mkondo unaopita kupitia betri, tofauti inayoweza kutokea kati ya elektrodi chanya na hasi inafafanuliwa kama nguvu ya kielektroniki ya betri (EMF), kwa kawaida huonyeshwa kwa ishara E. Thamani ya EMF ni moja ya viashirio vinavyoakisi kiasi cha nishati ya umeme ambayomfumo wa betriinaweza pato. Kulingana na kanuni za thermodynamic, tuna ...
Katika fomula, AG inawakilisha mabadiliko katika nishati ya bure ya Gibbs; n inawakilisha nambari ya uhamisho wa elektroni; E inawakilisha nguvu ya elektroni ya seli; na F inawakilisha Faraday mara kwa mara.
Mlinganyo (1.2) unaonyesha kwamba ukubwa wa nguvu ya kielektroniki ya betri inategemea zaidi sifa asili za dutu zinazohusika katika mmenyuko wa kemikali, hali ya athari (kama vile halijoto) wakati wa operesheni ya betri, na shughuli ya vitendanishi na bidhaa, na haiathiriwi na jiometri au saizi ya betri.
Fungua voltage ya mzunguko
Voltage iliyofunguliwa-ya betri inarejelea tofauti inayoweza kutokea kati ya vituo chanya na hasi wakati sakiti ya nje imekatwa kutoka kwa betri. Ni muhimu kutambua kwamba kwa sababu vituo chanya na hasi vinaweza kuwa havijafikia usawa wa thermodynamic katika myeyusho wa elektroliti, -voltage ya mzunguko iliyo wazi kwa kawaida huwa chini kidogo kuliko nguvu yake ya kielektroniki (EMF). EMF ni thamani ya kinadharia inayokokotolewa kulingana na fomula za halijoto, huku -voltage ya mzunguko iliyo wazi ni thamani halisi inayopatikana kupitia kipimo cha moja kwa moja cha majaribio; mbili ni karibu sana katika thamani. Ili kubainisha kwa usahihi -voltage ya mzunguko iliyofunguliwa, hakuna mkondo unaopaswa kutiririka kupitia chombo cha kupimia wakati wa mchakato wa kupima; voltmeter ya juu-inayostahimili upinzani kwa ujumla hutumiwa kwa jaribio hili.
Zaidi ya hayo, dhana ya voltage nominella pia hutumiwa katika utafiti wa uzalishaji. Voltage ya kawaida ni ukadiriaji unaofaa wa volteji ya betri, pia inajulikana kama volti iliyokadiriwa, na hutumiwa kutambua aina ya betri. Kwa mfano, -voltage iliyofunguliwa ya betri ya risasi- inakaribia 2.1V, na voltage yake ya kawaida imewekwa 2.0V; voltage ya kawaida ya zinki-betri ya manganese ni 1.5V; na voltage ya kawaida ya cadmium-betri ya nikeli na nikeli-betri ya hidridi ya metali ni 1.2V.
Upinzani wa ndani
Upinzani wa ndani wa betri, unaojulikana kama upinzani wa ndani (Rndani), inahusu upinzani unaopatikana wakati sasa inapita kupitia betri. Upinzani huu wa ndani hasa unajumuisha sehemu mbili: moja ni upinzani wa ndani wa ohmic unaosababishwa na mali ya nyenzo yenyewe; nyingine ni upinzani wa ziada wa ndani wa ubaguzi unaotokana na jambo la ubaguzi kwenye uso wa electrode wakati wa mmenyuko wa electrochemical.
Upinzani wa ohmic (R0) huathiriwa na sifa za elektroliti, mali ya utando, na nyenzo za elektrodi. Upinzani wa ohmic wa ufumbuzi wa electrolyte unahusiana kwa karibu na muundo wake maalum, kiwango cha mkusanyiko, na joto la kawaida. Kwa ujumla, mkusanyiko wa elektroliti kwa betri huchaguliwa ndani ya anuwai ya upitishaji wa juu zaidi. Upinzani unaosababishwa na micropores ya membrane kwa uhamiaji wa ioni za electrolyte huitwa upinzani wa membrane, yaani, upinzani unaokutana na ions wakati wanapitia micropores ya membrane. Upinzani wa ohmic wa utando unahusiana na mambo kama vile aina ya elektroliti, nyenzo ya utando, unene, na kiwango cha tortuosity ya pore. Upinzani thabiti wa-wa awamu kwenye elektrodi hujumuisha ukinzani wa chembe chembe amilifu zenyewe, ukinzani wa mgusano kati ya chembe, ukinzani wa mguso kati ya nyenzo amilifu na kiunzi cha upitishaji, na jumla ya ukinzani wa kiunzi cha upitishaji, pau za basi na vituo. Wakati wa kutokwa, utungaji na morpholojia ya nyenzo za kazi zinaweza kubadilika, na kusababisha mabadiliko makubwa katika upinzani. Ili kupunguza{10}}upinzani thabiti wa awamu, vipengee vya kuongozea, kama vile asetilini nyeusi{11}}grafiti, mara nyingi huongezwa kwenye nyenzo amilifu ili kuongeza uteuzi wake. Upinzani wa ndani wa ohmic wa betri pia unahusiana na mambo kama vile ukubwa, mkusanyiko na muundo wake. Kadiri mkusanyiko unavyoshikana na kadiri nafasi ya elektrodi inavyopungua, ndivyo upinzani wa ndani wa ohmic unavyopungua.
Upinzani wa polarization (R) inarejelea upinzani wa ndani unaozalishwa katika chanzo cha nguvu za kemikali kutokana na ubaguzi wakati wa athari za kielektroniki kwenye elektrodi chanya na hasi. Upinzani wa polarization ni pamoja na jumla ya upinzani unaosababishwa na polarization ya electrochemical na polarization ya mkusanyiko. Ukubwa wake huathiriwa na sifa za nyenzo amilifu, muundo wa elektrodi na mchakato wa utengenezaji wa betri, na inahusiana sana na hali ya uendeshaji ya betri. Kwa hiyo, upinzani wa polarization hubadilika ipasavyo na tofauti katika hali ya kutokwa na wakati wa kutokwa.
Voltage ya uendeshaji
Voltage ya uendeshaji ya betri, pia inajulikana kama volteji ya mzigo au volti ya kutokeza, inarejelea tofauti inayoweza kutokea kati ya vituo vyema na hasi vya betri wakati sasa inapita kupitia saketi ya nje. Mkondo wa umeme unapopita kwenye betri, ili kuondokana na ukinzani unaosababishwa na ukinzani wa ubaguzi na ukinzani wa ohmic, thamani halisi ya voltage ya uendeshaji iliyopimwa huwa chini kila mara kuliko -voltage iliyofunguliwa ya mzunguko chini ya{2}}hali ya kupakia.
Kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa mlinganyo (1.3), ndivyo upinzani wa ndani wa betri unavyoongezeka, kupungua kwa voltage ya uendeshaji wa betri, na kupungua kwa pato halisi la nishati. Kwa wazi, upinzani wa ndani wa betri unapaswa kuwa mdogo iwezekanavyo.