Nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa: Bí mật của các thiết bị điện tử

Từ các phản ứng hóa học, pin điện hoá (tế bào điện hóa) có thể tạo ra năng lượng điện hoặc sử dụng năng lượng điện để gây ra các phản ứng hóa học. Vậy, nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa là gì?

Sự cấu tạo độc đáo của pin điện hoá

Pin điện hoá là thiết bị chuyển hóa năng lượng phản ứng hóa học thành điện năng. Vai trò của pin điện hóa là lưu trữ và cung cấp điện năng cho các thiết bị điện tử như đồng hồ, điều khiển, máy trợ thính…

Bạn đang xem: Nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa: Bí mật của các thiết bị điện tử

Để tạo ra một viên pin điện hóa đơn giản, bạn chỉ cần một quả chanh và hai miếng kim loại (một cực bằng đồng, cực còn lại bằng kẽm). Pin điện hoá được cấu tạo bởi cực dương và cực âm.

Cách tạo pin điện hoá từ chanh

Bên trong quả chanh, có một dung dịch axit sulfuric loãng (H2SO4) có thể tác dụng lên các cực kim loại để tạo ra các hạt tải điện tự do. Thử với một đồng hồ vạn năng, bạn sẽ thấy một suất điện động giữa hai cực kim loại. Nếu đấu ngược cực, đồng hồ sẽ chỉ số âm. Điều đó chứng tỏ bạn đã tạo ra một viên pin điện hóa.

Giải thích sự tạo thành dòng điện trong viên pin chanh (Lemon Battery)

Do tác dụng hóa học của ion kẽm Zn2+ từ thanh kẽm, các ion này sẽ đi vào dung dịch axit sulfuric loãng, khiến thanh kẽm thừa electron và trở thành cực âm. Mặt khác, các ion H+ từ dung dịch sẽ bám vào thanh đồng và nhận các electron từ nó, khiến thanh đồng mất electron và trở thành cực dương.

Khi nối hai cực của pin với mạch ngoài (máy đo), sự chênh lệch điện thế giữa cực âm Zn và cực dương Cu tạo ra một dòng electron tự do chuyển từ cực âm Zn (thừa electron) qua cực dương Cu (thiếu electron), tạo ra dòng điện giữa hai cực của viên pin chanh.

Dưới tác dụng của phản ứng hóa học trong dung dịch axit loãng trong quả chanh, ion Zn2+ sẽ bứt khỏi thanh kẽm và các ion H+ tương tác với thanh đồng, thu lấy electron từ nó. Nhờ vậy, dòng điện trong mạch kín được duy trì cho đến khi các phản ứng hóa học ngừng xảy ra.

Suất điện động của một viên pin điện hóa phụ thuộc vào chất hóa học bên trong. Thông thường, suất điện động của các viên pin điện hóa là 1,5V, 6V hoặc 9V. Bạn có thể ghép nối nhiều viên pin để thu được nguồn điện phù hợp.

Dựa vào những nguyên lý cơ bản trên và sau nhiều cải tiến, chúng ta có được viên pin điện hóa với hình dạng và cấu tạo như ngày nay.

Các loại pin điện hoá phổ biến hiện nay

Dưới đây là một số loại pin điện hoá đang được sử dụng nhiều nhất:

• Pin điện hóa Zinc Carbon: Loại pin điện hóa này đã có từ lâu. Với giá thành rẻ, pin carbon kẽm là lựa chọn tốt cho các thiết bị tiêu thụ ít điện năng như điều khiển tivi, đồng hồ treo tường, đèn pin, đồ chơi… Tuy nhiên, chúng có điện trở lớn, không nên sử dụng cho các thiết bị như máy ảnh. Hãy kiểm tra và thay pin định kỳ để tránh chảy nước gây gỉ sét hoặc chập mạch cho thiết bị.

• Pin điện hóa Alkaline: Đây là loại pin dùng một lần phổ biến nhất hiện nay với giá thành thấp và dung lượng đủ cao. Có nhiều loại hình dáng từ pin tiểu (AA) đến pin đũa (AAA), pin trung (C), pin đại (D).

• Pin điện hóa Ni-MH (Nickel Metal Hidride): Loại pin Ni-MH dạng “AA” có thể sử dụng với hầu hết các thiết bị đang dùng pin kiềm và pin Ni-Cd. Pin Ni-MH có khả năng lưu trữ năng lượng tốt và nội trở nhỏ. Đây là sự lựa chọn phổ biến hơn Ni-Cd vì ít gặp hiệu ứng nhớ và dung lượng pin cao hơn gấp hai lần.

• Pin điện hóa Lithium-lon (Li-lon): Loại pin này được đánh giá cao với nhiều ưu điểm như mật độ năng lượng cao, thời gian sử dụng lâu, suy hao năng lượng thấp và không có hiện tượng nhớ. Đây cũng là loại pin thân thiện với môi trường mà không chứa các yếu tố kim loại độc hại trong quá trình xử lý thải.

Hy vọng bài viết “Nguyên tắc hoạt động của pin điện hóa 2022” đã mang đến cho bạn những thông tin hữu ích. Để tìm hiểu thêm, hãy truy cập Izumi.Edu.VN.

Nguồn: https://izumi.edu.vn/Danh mục: Tài liệu điện