Как работает батарейка

Обычная батарейка — это химический источник электроэнергии. Это означает, что электричество образуется при протекании некоторых химических процессов — при взаимодействии двух металлов и (или) их оксидов в электролите. Первый прототип батарейки был изобретен достаточно давно — 2500-2000 лет до нашей эры, правда использовались они тогда с другой целью.

Древняя батарейка представляет собой глиняную вазу, с залитым битумом горлышком, через которое выведен железный стержень, а внутри вазы был установлен медный цилиндр. Этот артефакт назвали «Багдадской батарейкой» (по месту, где были обнаружены вазы). Если заполнить этот сосуд уксусной кислотой, то между медным цилиндром и железным стержнем возникнет напряжение около 1 В.

Современные батарейки

Устройство цинково-марганцевой батарейки батарейки

Устройство батарейки

  1. Вывод катода;
  2. Изолятор;
  3. Оксид марганца;
  4. Графитовый электрод (катод);
  5. Цинковый стакан — анод;
  6. Электролит

Современные батарейки немного различаются по принципам работы, но у них у всех есть общие черты. У каждой батарейки есть положительный электрод (катод) и отрицательный (анод). Электроды погружены в электролит (может быть как жидким, так и сухим). Если вы пойдете в магазин и купите самую дешевую батарейку, скорее всего это будет марганцево-цинковая — первый химический источник тока. В нем используется двуокись марганца MnO2 вместе с графитом в качестве катода (плюс) и цинк Zn в качестве анода (минус). Электролит в данном случае хлорид аммония NH4Cl. Изначально электролит был жидким, что не позволяло использовать батарейки перевернутыми, но впоследствии его стали загущать с помощью крахмала для создания «сухих» батареек, где вероятность вытекания электролита мала.

В батарейке могут протекать следующие реакции:

На аноде (минус): Zn → Zn2+ + 2e-
На катоде (плюс): 2MnO2 + 2H3O+ + 2e- → 2MnO(OH) + 2H2O

Для их протекания нужно, чтобы высвободившиеся отрицательные ионы каким-то образом попадали от анода к катоду. При соединении катода и анода внешней электрической цепью это станет возможным, и потечет ток.

Во время работы батарейка деградирует — цинковый стакан покрывается слоем цинкдиамминхлорида, что увеличивает внутреннее сопротивление батарейки и препятствует протеканию реакции.