鉛蓄電池の化学反応、方程式、アニメーション、説明

鉛蓄電池で最も興味深いことの1つは、その内部で起こる反応です。この反応には多くのことが含まれており、それらについて知ることは非常に興味深いものです。したがって、多くの人がこれらのバッテリーを車両や電源バックアップシステムに取り付けていますが、実際の動作を調べてみませんか。

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そこで、ここでは、反応速度式とアニメーションを使用して、これらのバッテリーの実際の動作メカニズムについて説明します。

鉛蓄電池の化学反応式

これらのバッテリーの動作について最初に知っておく必要があるのは、化学反応式です。化学反応は、2つの活物質のためにバッテリー内で発生します。これらの活物質の1つは、バッテリーの正の活物質を形成するために使用した過酸化物鉛です。これらはバッテリープレートとも呼ばれます。

一方、他の活物質は、31％硫酸である電解質です。もう1つの注意点は、化学反応のプロセスが充電プロセスと放電プロセスで異なることです。したがって、ここでは、これらのプロセスとその方程式の両方についても説明します。

充電プロセスのための鉛蓄電池の化学反応式

充電プロセス中、バッテリーの端子は充電器から供給される電源に接続されます。したがって、この場合、バッテリーの化学反応式は次のようになります。

PbSO4 + 2H2O + 2H = PbSO4 + 2H2SO4

この化学反応の方程式では、正の水素イオンがカソードに向かって移動しています。これにより、バッテリーの異なる端子間に電位差が生じ、充電が発生しました。

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放電プロセスのための鉛蓄電池の化学反応式

放電プロセスについて話すとき、電位差があり、負荷によってこの差が小さくなります。この場合、電池内部で起こる化学反応式は次のようになります。

PbO2 + H2SO4 + 2H = PbSO4 + 2H2O

この場合、アノードは、カソードから来る負荷を通過するときに電子を取得しています。このようにして、化学反応は水素原子が形成されるアノードで起こります。

鉛蓄電池の化学反応アニメーション

方程式の助けを借りて化学反応を理解することは、一部の人々にとってはやや難しい場合があります。したがって、バッテリー内で物事がどのように発生するかを知る最良の方法は、アニメーションで学ぶことです。そこで、ここでは、バッテリー内部で何が起こるかを正確に説明します。

充電プロセス用の鉛蓄電池の化学反応アニメーション

充電プロセスは、バッテリーを電源に接続するプロセスです。この場合、電子はアノードからカソードに移動しています。充電器がバッテリー端子に接続されている場合、電流の流れは反対方向になります。

これにより、電気エネルギーが化学反応を起こし、バッテリー内の化学物質が発生します。この化学反応により、電子はバッテリーのプラス端子からマイナス端子に移動します。プロセスが続くと、負の端子には大量の電子があり、バッテリーは完全に充電されます。

放電プロセスのための鉛蓄電池の化学反応アニメーション

バッテリーが完全に充電されると、放電プロセスが開始されます。これは、電子がバッテリーのマイナス端子に配置され、バッテリーのプラス端子に移動する準備ができているポイントです。

負荷がバッテリーに接続されるとすぐに回路が完成し、化学反応が始まります。電子は化学反応の助けを借りてバッテリーのマイナス端子から流れ始め、バッテリーのプラス端子に集まります。

このプロセスは、化学反応が電子の動きをサポートし、方程式に不均衡がある限り続きます。化学反応が停止するとすぐに電子の流れも停止し、この時点でバッテリーは完全に放電されます。

バッテリーではどのような化学反応が起こりますか？

化学エネルギーを電気エネルギーに変換する電池について話すとき、これは何らかの化学反応のために起こっています。この化学反応は電気分解のプロセスと呼ばれます。ここでは、ある部分での電子の変化が他の部分に影響を与えるためです。この変化の結果として、電子の流れが発生し、電気が生成されます。

ただし、これだけではありません。電気分解のプロセスは、さらにいくつかの部分に分けることもできます。これは、バッテリーのさまざまな部分でさまざまな反応が起こっているためです。これらは酸化と還元のプロセスであり、ここではそれらについて説明します。

バッテリーで起こる酸化のプロセス

酸化のプロセスは、バッテリー内の何かが1つ以上の電子を失うときに発生します。バッテリーを充電しているとき、バッテリーのプラス端子は電子を失うため、充電中にプラス端子で酸化プロセスが発生します。一方、バッテリーが放電しているときは、電子を失うので、マイナス端子で酸化が発生します。

バッテリーで行われる還元のプロセス

還元プロセスは電子の追加であり、これは酸化プロセスの正反対です。したがって、バッテリーが放電しているとき、還元プロセスはプラス端子で行われていると言えます。これは、ここで電子が正の端子から負の端子に向かって移動しているためです。

同様に、電子が負の端子に向かって移動しているときにバッテリーを充電しているときに、負の端子で還元が起こります。

結論

ほとんどの人は電池がどのように電気を生成するかを知りませんが、それは電池の内部で起こっている反応です。この反応は、バッテリーの活物質の内部で起こる化学反応の助けを借りて、化学エネルギーを電気エネルギーに変換します。ここでは、プロセスを理解しやすくするために、プロセスがどのように発生するか、そのアニメーション、およびその方程式についても説明しました。