Rafhlöður vinna með því að geyma orku og losa hana þegar rafrás er lokið. Hægt er að virkja orku og nota til að búa til ljós, hita eða hreyfingu. Þessi orka er oft kölluð rafmagn.
Þegar þú ýtir á aflhnappinn á þráðlausu rafmagnsverkfæri klárarðu rafrás sem gerir rafmagni kleift að flæða frá rafhlöðunni að verkfærinu og fær borann til að snúast, til dæmis.
Rafhlaðan getur aðeins geymt takmarkað magn af orku og þegar hún klárast þarf að endurhlaða hana með hleðslutæki. Hleðslutækið notar rafmagn frá rafmagni til að fylla á rafhlöðuna af orku og það er tilbúið til notkunar aftur.
Ef þú hefur áhuga á efnafræðinni sem gerir þetta allt að virka, lestu áfram!
efnafræði rafhlöðunnar
Rafhlaða sem er hönnuð fyrir þráðlaus rafmagnsverkfæri er samsett úr nokkrum rafhlöðu "selum" og er þekkt sem rafhlöðupakka. Því fleiri frumur, því meiri vinnu getur rafhlaðan unnið áður en hún klárast.
Inni í hverri frumu er rafskaut, bakskaut og raflausn. Rafskautið og bakskautið, sameiginlega þekkt sem „rafskaut,“ eru úr efnum sem bregðast við þegar þau eru sett saman. Raflausnin er fljótandi eða blautt deig sem skilur rafskautin frá hvort öðru.
Allt í heiminum er byggt upp af örsmáum sameindum sem hafa samskipti út frá rafhleðslu þeirra (jákvæð, neikvæð eða hlutlaus). Til að skilja rafhlöðu þurfum við að skoða hvernig sameindirnar í rafskautunum hafa samskipti sín á milli.
Sameind er gerð úr einu eða fleiri atómum sem eru minnstu byggingareiningarnar.
Hvert atóm hefur „kjarna“ í miðjunni sem inniheldur nifteindir og róteindir. Rafeindir snúast um kjarnann. Nifteindir eru hlutlausar, róteindir eru jákvæðar og rafeindir eru neikvæðar. Jafnvægið milli hleðslna ákvarðar heildarhleðslu frumeindarinnar og jafnvægi milli atóma í sameind ræður heildarhleðslu sameindarinnar.
Sérhver sameind vill verða hlutlaus. Eina leiðin sem þeir geta gert þetta er með því að tapa eða fá rafeindir. Ef þær deila jákvæðri hleðslu draga þær að sér rafeindir; ef þær deila neikvæðri hleðslu missa þær rafeindir.
Rafskautssameindirnar eru hlutlausar þar til þær hvarfast við raflausnina, sem veldur losun rafeinda (þekkt sem "oxunarviðbrögð") og myndun jákvæðra jóna (hlaðnar sameindir).
Þessar „frjálsu“ rafeindir safnast fyrir í forskautinu, sem gerir það neikvætt.
Bakskautssameindirnar eru einnig hlutlausar þar til þær hvarfast við raflausnina, sem notar frjálsu rafeindirnar til að mynda neikvæðar jónir (þekkt sem afoxunarviðbrögð).
Neysla frjálsra rafeinda veldur því að bakskautið verður jákvæðara og jákvæðara þar til engar rafeindir eru eftir.
Rafskautið hrindir nú frá sér rafeindum og bakskautið krefst þeirra, en ef hringrásin er ófullkomin geta lausu rafeindirnar í rafskautinu ekki farið í bakskautið því þær komast ekki í gegnum raflausnina.
Þegar hringrásinni er lokið geta frjálsar rafeindir streymt í gegnum leiðarann frá rafskautinu til bakskautsins. Þegar þeir fara í gegnum verkfærið er hægt að nota orkuna sem þeir bera til að vinna „vinnu“ eins og að snúa borvél í þráðlausri borvél.
Þegar þeir ná bakskautinu gefa þeir rafeindir til að halda afoxunarviðbrögðunum áfram og mynda enn fleiri neikvæðar jónir þegar rafeindum er bætt við.
Á meðan, við rafskautið, leiðir rafeindatapið til þess að enn fleiri jákvæðar jónir myndast, sem dragast að neikvæðu jónunum við bakskautið, þannig að jákvæðu jónirnar byrja að fara í gegnum raflausnina og blandast neikvæðu jónunum við bakskautið. .
Þegar allar jákvæðu jónirnar hafa færst til bakskautsins og engar lausar rafeindir eru eftir, hættir rafhlaðan að virka rétt og þarf að endurhlaða hana.
Hleðslutæki flytja spennu sem er hærri en rafhlöðuspennan í gegnum afhlaða rafhlöðu. Þetta veldur því að viðbrögðin í rafhlöðunni snúast við.
Inntak rafmagns frá hleðslutækinu veldur því að rafeindirnar í bakskautinu fara aftur í gegnum hringrásina til rafskautsins. Eftir því sem rafskautið verður neikvæðara vegna allra rafeinda byrja jákvæðu jónir rafskautsins að yfirgefa bakskautið og fara í gegnum raflausnina aftur til rafskautsins þar sem þær sameinast frjálsu rafeindunum og verða hlutlausar aftur.
