Cấu tạo Pin - Công ty TNHH Tam Hùng

Cấu tạo Pin

Thứ hai - 04/02/2013 11:24
Pin là một Nguồn điện một chiều hoạt động dựa trên Nguyên lý Điện - hóa do quá trình khử Kẽm Nguyên tố thành các i-on Zn2+ và các Điện tử tự do, sau đó sẽ tạo thành Dòng điện và các Điện tử tự do sau khi hoàn thành một Chu trình kín tạo ra Dòng điện thì sẽ hợp với i-on Zn2+ để tái tạo lại Nguyên tử Zn tự do....
Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động của Pin

Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động của Pin


Sau khi chiếc Pin đầu tiên ra đời dựa trên hai Điện cực độc lập, do Galvanie sáng chế nên được gọi là Pin Galvanie, được tạo bởi hai thanh Kim loại khác nhau được nhúng vào trong hai bình chứa dung dịch muối của chính hai Kim loại đó mà nhờ đó tạo ra sự phóng thích Điện tử tự do với mức độ khác nhau và vì thế tạo ra Điện thế khác nhau giữa hai Điện cực và vì thế nếu nối kín mạch hai Điện cực này thì sẽ tạo ra Dòng điện.
Sau đó, Lơ-Clăng-sê (Le Clenser) đã tạo ra chiếc Pin đơn giản hơn là chỉ việc tạo ra hai Điện cực đặt trong một bình dung dịch duy nhất mà nhờ vậy Pin điện đã dần dần trở thành Nguồn điện hữu dụng cho đến ngày nay vẫn đang được sử dụng rất phổ biến...

Pin được hoạt động dựa trên Nguyên lý ăn mòn Điện - Hóa giữa các Điện cực. Vật lý Hiện đại đã chứng minh được rằng hầu hết các Kim loại khi được nhúng trong Dung dịch Điện ly (a-xit, ba-dơ hoặc muối) thì nó sẽ bị ăn mòn Điện - Hóa và tạo ra các i-on dương (từ các Nguyên tử của các Kim loại) và các Electron (Điện tử) tự do càng nhiều mà vì thế tạo ra độ âm điện càng mạnh và trở thành Điện cực âm vì có Điện thế âm rất mạnh...

Cũng chính vì thế Kim loại nào ít bị ăn mòn hơn sẽ tạo ra độ âm điện ít hơn và cũng có nghĩa là sẽ tạo Điện thế ít âm hơn mà vì thế sẽ trở thành Cực dương so với Kim loại kia (bị ăn mòn mạnh hơn)...

Có nghĩa rằng Cực âm và Cực dương ở trong một viên Pin chỉ là do sự chênh lệch Điện thế âm giữa chúng mà vì thế chỉ có Cực dương tương đối (vì nó ít âm hơn nên trở thành Cực dương) chứ không có Cực dương tuyệt đối mà vì vậy, để Pin có thể tạo ra Hiệu điện thế càng lớn thì người ta phải tìm Kim loại nào tạo ra Cực âm có độ âm điện càng mạnh càng tốt (nhưng lại xảy ra một trở ngại ràng nếu như vậy tức là sẽ bị ăn mòn càng nhanh nên sẽ càng nhanh hết Pin ngày trong thời gian không sử dụng) và ngược lại Cực dương sẽ là Kim loại càng không bị ăn mòn càng tốt vì như thế sẽ không có độ âm điện nhưng chỉ có Vàng là Kim loại không bị ăn mòn mà người ta không thể sử dụng Vàng để làm Điện cực dương.
May mắn thay, người ta đã tìm ra Than hoạt tính là loại chất rất rẻ tiền mà vẫn có khả năng dẫn điện rất tốt nhưng không bị ăn mòn Điện - Hóa nên người ta dùng nó để làm Cực dương và để tăng khả năng dẫn điện tốt hơn tức là để làm giảm nội trở (điện trở bên trong) của pin thì người ta phải cho Lõi than làm Cực dương vào trong một túi đựng bột than hoạt tính.

Có một điều rất lạ cho đến ngày nay Vật lý Hiện đại vẫn chưa giải thích được là tại sao sau khi bị ăn mòn do tác dụng Điện - Hóa và giải phóng ra các i-on từ các Nguyên tử của Kim loại bị ăn mòn cùng với các Điện tử tự do (electron) và mặc dù Dung dịch Điện ly cũng có khả năng dẫn điện rất tốt và Kim loại cũng dẫn điện rất tốt nhưng các i-on dương và các electron không tự gặp nhau để tái tạo lại Nguyên tử Kim loại tự do mà phải nhờ đến sự can thiệp từ bên ngoài tức là phải nối Cực âm và Cực dương thì quá trình tái tạo Nguyên tử tự do mới được thực hiện hoàn thành tức là sau khi nối Cực âm với Cực dương thông qua một cái Tải ví dụ như một bóng đèn thì các Electron sẽ từ Cực âm đi qua Cực dương và sẽ gặp các i-on dương ở đó để tạo lại thành Nguyên tử Kim loại tự do và vì thế nó sẽ đẩy nhanh tốc độ ăn mòn nếu Tải sử dụng dòng điện càng lớn thì tốc độ ăn mòn Cực âm càng nhanh nghĩa là càng nhanh hết pin...
Như vậy, nó sẽ hình thành hai Dòng điện tổng hợp nhau: Ở mạch ngoài thông qua Tải thì Dòng điện sẽ đi từ Cực âm đến Cực dương do các Electron tạo ra (theo đúng bản chất của Dòng điện) và ở bên trong Pin thì Dòng điện lại được tạo bởi các i-on dương cũng đi từ Cực âm đến Cực dương để hợp với Electron ở mạch ngoài đi vào để tạo thành Nguyên tử Zn tự do...

 Nếu không nối kín mạch ngoài tức là không nối Cực âm với Cực dương thông qua Tải thì một chiếc Pin sau khi được sản xuất có thể được bảo quản sau vài năm vẫn còn dùng được.

Vì những lý luận trên đây, có thể lý giải hiện tượng ăn mòn Cực âm của Pin nhanh hơn khi nối kín mạch ngoài (nối Cực âm với Cực dương thông qua Tải, nếu Tải tiêu thụ dòng điện càng lớn thì Cực âm càng bị ăn mòn nhanh hơn) là do khi bị ăn mòn Điện - Hóa thì nó sẽ giải phóng ra một lượng Điện tử tự do cũng như i-on dương Tự do trong Dung dịch và đạt đến mức bão hòa thì quá trình ăn mòn sẽ không tiếp tục xảy ra nữa hoặc xảy ra cực chậm (sau vài năm mới có thể ăn mòn hết Cực âm nếu Pin để trong điều kiện tự nhiên không sử dụng).
Nhưng khi nối Cực âm và Cực dương thông qua một tải sử dụng thì các electron sẽ đi từ Cực âm sang Cực dương tạo thành dòng điện và đi vào Dung dịch Điện ly (a-xít, ba-dơ, muối...) để hợp với các i-on dương để trở thành các Nguyên tử Kim loại tự do lúc bấy giờ sẽ làm giảm mật độ i-on dương trong Dung dịch Điện ly cũng như làm giảm mật độ Điện tử tự do trong Cực âm nên Dung dịch Điện ly sẽ tác động đẩy nhanh quá trình ăn mòn Điện - Hóa để tạo ra lượng i-on bão hòa trong Dung dịch cho nên Tải càng sử dụng Dòng điện càng lớn thì tốc độ ăn mòn Cực âm càng nhanh hơn nhằm để cân bằng lại Mật độ i-on trong Dung dịch Điện ly.


 

Tác giả bài viết: Dr TRẦN Phúc Ánh

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết

Những tin cũ hơn