پیل ولتایی-سلول ولتایی-ساختار و نحوه کار آن

0 رای با میانگین امتیاز 0
پیل ولتایی-سلول ولتایی-ساختار و نحوه کار آن

پیل ولتایی-سلول ولتایی-ساختار و نحوه کار آن

پیل ولتایی-سلول ولتایی-ساختار و نحوه کار آن یک سلول ولتایی ساده با قرار دادن یک صفحه روی و یک صفحه مسی درون محلول رقیق شده اسید سولفوریک ساخته می شود. همانطور که در شکل نشان داده شده است ، اگر صفحه مسی و صفحه روی به یک بار الکتریکی به بیرون متصل شوند ، جریان الکتریکی از صفحه مسی به صفحه روی از طریق بار جریان می یابد.

این بدان معنی است که اختلاف پتانسیل الکتریکی بین صفحه مسی و صفحه روی ایجاد شده است. از آنجا که جریان از مس به روی جریان می یابد ، بدیهی است که صفحه مسی بار مثبت می شود و صفحه روی بار منفی می شود.

عملکرد سلول ولتایی

اصول کار سلول ولتایی به این صورت است که هر زمان دو فلز متفاوت در داخل یک محلول الکترولیت قرار داده شوند ، فلز واکنش پذیر تر تمایل به حل شدن در الکترولیت ها را به عنوان یون های فلزی مثبت نشان می دهد و الکترون ها را در صفحه فلزی نگه می دارد. این پدیده باعث می شود صفحه فلزی واکنش پذیرتر بار منفی داشته باشد.

فلز واکنش پذیر کمتر یون های مثبت موجود در الکترولیت را جذب می کند و از این رو این یون های مثبت روی صفحه رسوب می کنند و باعث می شوند صفحه مثبت شود. در اینجا در این مورد از سلول ولتای ساده ، روی به عنوان یون مثبت از محلول اسید سولفوریک بیرون می آید و سپس با یون منفی SO4 − − محلول واکنش نشان می دهد و سولفات روی را تشکیل می دهد (ZnSO4)  . از آنجا که مس واکنش کمتری دارد ، یون های هیدروژن مثبت محلول اسید سولفوریک تمایل به رسوب در صفحه مسی دارند. بیشتر خارج شدن یونها در محلول معنای تعداد بیشتری الکترون در صفحه روی است. این الکترونها سپس از طریق رسانای خارجی متصل شده بین صفحات روی و مس عبور می کنند.

با رسیدن به صفحه مسی ، این الکترون ها با اتم های هیدروژن که در صفحه قرار گرفته اند ترکیب می شوند و اتم های هیدروژن خنثی را تشکیل می دهند. این اتمها سپس به صورت جفت ترکیب می شوند تا مولکول های گاز هیدروژن را تشکیل دهند و این گاز در آخر در طول صفحه مسی به شکل حباب های هیدروژن به وجود می آید. عمل شیمیایی در داخل سلول ولتایی به شرح زیر است:

با این حال ، این عمل هنگامی متوقف می شود که پتانسیل تماس بین Zn و اسید سولفوریک رقیق به مقدار ۰٫۶۲ ولت برسد. در حین کار یک سلول ولتایی ، ورق روی محلول در پتانسیل پایین تری نسبت به محلول مجاور آن همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، دارد.

به طور مشابه ، هنگامی که صفحه مس در تماس با الکترولیت قرار می گیرد ، یون های هیدروژن مثبت موجود در محلول تمایل به رسوب روی آن را دارند تا زمانی که پتانسیل آن تقریباً به ۰٫۴۶ V  ولت بالای آن محلول افزایش یابد. از این رو ، اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد شده در یک سلول ولتایی ۰٫۶۲ − (− ۰٫۴۶) = ۱٫۰۸ Volts است.

در یک سلول ولتای ساده عموماً دو اشکال وجود دارد که به آن قطبی شدن  و عمل محلی  گفته می شود.

قطبی شدن سلول ولتاژ

مشاهده شده است که در این سلول ، جریان به تدریج کاهش می یابد و پس از مدت معینی از کارکرد آن ، ممکن است جریان به طور کلی متوقف شود. این کاهش جریان به دلیل رسوب هیدروژن در صفحه مسی است. اگرچه هیدروژن به شکل حباب از سلول خارج می شود ، اما هنوز هم تشکیل لایه ای نازک از هیدروژن روی سطح صفحه وجود دارد. این لایه به عنوان عایق الکتریکی عمل می کند ، در نتیجه مقاومت داخلی سلول را افزایش می دهد. به دلیل این لایه عایق ، یون های هیدروژن بیشتر نمی توانند الکترون ها را از صفحه مسی دریافت کرده و به شکل یون رسوب دهند. این لایه از یونهای هیدروژن مثبت در صفحه مسی نیروی دافع کننده بر سایر یونهای هیدروژن که به صفحه مسی نزدیک می شوند ، اعمال می کند. از این رو جریان کاهش می یابد. این پدیده به عنوان قطبی شدن شناخته می شود.

اقدام محلی سلول ولتایی

دیده می شود هنگامی که سلول ولتایی هیچ جریان را تأمین نمی کند ، روی به طور مداوم در الکترولیت حل می شود. این در شرایطی است که برخی از ناخالصی ها از قبیل آهن و سرب موجود در روی سلول های محلی هستند که توسط بدنه اصلی روی اتصال کوتاه هستند.

در واقع ناخالصی ها در داخل باطری باعث می شود که داخل خود باطری دشارژ اتفاق بی افتد

عملکرد این سلول های انگلی قابل کنترل نیست به طوری که مقداری از ضایعات روی وجود دارد. این پدیده به عنوان عمل محلی شناخته می شود

محصولات مرتبط