Visa fråga/svar

 

Elektricitet-Magnetism [17136]

Fråga:
Hejsan! Först och främst undrar jag om det är möjligt att finna en formel för hur mycket elektricitet som skapas när man gjort en galvanisk cell, ex. zink och kol, förhållande till hur länge det laddas upp.

För det andra undrar jag om det finns en djupare förklaring till varför man ska använda sig av ämnen så långt ifrån varandra i spänningsserien som möjligt för att få högre spänning. Även varför kol är bra att använda som det ädla ämnet trots att det inte är med i spänningsserien. Tack!
/Agnes N, Magnus Stenbocksskolan, Helsingborg

Svar:
Agnes! Vi måste för det första skilja på uppladdningsbara batterier och icke uppladdningsbara batterier. I den första typen är processerna vid polerna reversibla (omvändbara) medan de i den andra typen inte är reversibla.

Vanliga batterier tillverkas så att de kan ge en viss laddning (kapaciteten mäts i ampere*timme) vid en viss spänning. Hur stor denna laddning är beror på vad batteriet innehåller och naturligtvis storleken på batteriet. Se vidare Electrochemical_cell .

Ett uppladdningsbart batteri har på samma sätt en viss kapacitet. Skillnaden är att man när batteriet är urladdat kan skicka en ström i motsatt riktning och på så sätt i princip återskapa batteriet som det var från början. Effektiviteten för laddningsprocessen är faktiskt ganska hög (70-100%, se Rechargeable_battery#Charging_and_discharging ). Man kan då lätt beräkna uppladdningstiden om man vet batteriets kapacitet och vilken uppladdningsström batteriet tål.

Vad man vill ha i ett batteri är hög kapacitet (varar länge) och hög spänning (ger hög effekt P=U*I). I Standard_electrode_potential_(data_page) finns värden på elektrodpotentialen för ett stort antal ämnen. Anledningen till att man inte använder sig av de extrema ämnena (de skulle kunna ge upp till 3-(-3)=6V spänning) är att de fungerar dåligt i praktiken. De kemiska reaktionerna som sker vid elektroden kan skada elektroden t.ex. genom att det bildas ett isolerande oxidlager innan batteriet är urladdat.

Att man ofta avänder kol är nog för att det är fullständigt inert (ej reaktionsbenäget) och förstörs därför inte samt att det leder ström bra. Det är dessutom mycket billigare än ädelmetaller.

En vanlig kombination är vad som något oegentligt kallas zinc-kol batteri (Zinc–carbon_battery ). Eftersom det utanför kolelektroden finns ett lager med mangandioxid (se nedanstående bild från Wikimedia Commons) borde borde det kallas mangan-zink batteri. Enligt tabellen med elektrod potentialer borde detta batteri ha en spänning på 0.95-(-0.76)=1.71V. I själva verket är reaktionerna lite mer komplicerade och spänningen är 1.5V.

Bilden nedan till höger visar ett urladdat batteri. Det är lätt att se varför denna typ av batteri inte är uppladdningsbart!

Urtypen för ett laddningsbart batteri är det vanliga bilbatteriet (Lead-acid_battery ). Ena elektroden består av Pb (bly) andra elektroden av PbO2 och elektrolyten av 33%-ig svavelsyra. När batteriet laddas ut förvandlas båda elektroderna till PbSO4 och elektrolyten blir till vatten. Spänningen är 2.1V per cell, så ett 12V batteri innehåller 6 seriekopplade celler. Denna typ har mycket bra egenskaper när det gäller uppladdning. Man bör emellertid undvika att låta batteriet stå urladdat länge, eftersom det kan bli svårt att ladda igen - elektrolyten har ju blivit rent vatten!



/Peter E

Nyckelord: batteri [25]; *kemi [17];

*

 

 

Frågelådan innehåller 7429 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2019-10-08 11:27:56.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.