Основное различие - первичная и вторичная ячейка

Батареи - это элементы, которые могут вырабатывать электричество. Батарея может иметь один или несколько электрохимических ячеек и состоит из клемм, которые могут быть подключены к внешним устройствам, работающим от источника питания. Первичные элементы и вторичные элементы - это два типа батарей. Основное различие между первичными и вторичными ячейками состоит в том, что первичные ячейки можно использовать только один раз в то время как вторичные ячейки можно использовать более одного раза.

Ключевые области покрыты

1. Что такое первичные клетки - Определение, структура, химические реакции 2. Что такое вторичные клетки - Определение, структура, химические реакции 3. В чем разница между первичными и вторичными клетками? - Сравнение основных различий

Ключевые термины: аккумулятор, первичный элемент, вторичный элемент, анод, катод, электричество.

Что такое первичная ячейка?

Первичные элементы или первичные батареи также называются неперезаряжаемые батареи. Это происходит главным образом потому, что эти батареи не могут быть снова заряжены, когда они разряжены и перестают работать. Хотя они не могут использоваться повторно, первичные элементы очень полезны для хранения энергии для длительного использования, поскольку их скорость саморазряда сравнительно низкая. Поэтому их использование можно наблюдать в сервисных кардиостимуляторах у кардиологических пациентов, в умных счетчиках и в военных кампаниях, где зарядка непрактична и невозможна.

Первичные элементы не подлежат перезарядке из-за необратимых химических реакций, происходящих внутри батареи. В химических реакциях используются все химические вещества, присутствующие в клетке, и когда используются все химические вещества, выработка электроэнергии прекращается.

Первичная батарея или первичный элемент состоит из анода (положительно заряженный конец) и катода (отрицательно заряженный конец). Графит обычно используется в качестве катода, а цинк - в качестве анода. Реакции окисления происходят на аноде, где электроны передаются цепи, а реакции восстановления происходят на катоде, где электроны принимаются извне. Также есть электролит, который помогает пропускать электрический ток. Электролит состоит из электрически заряженных ионов, которые могут переносить свой заряд между катодом и анодом.

Рисунок 1: Первичная батарея с цинковым анодом и медным катодом

Типичный пример первичной ячейки: Ячейка Лекланша. Он состоит из цинкового анода и пористого графитового катода. Электролит внутри батареи представляет собой влажную смесь NH.₄Cl (хлорид аммония), хлорид цинка (ZnCl₂) и диоксид марганца (MnO₂). Ниже приведены химические реакции, происходящие внутри клетки.

Анод: Zn_(s) → Zn²⁺_(водн.) + 2e

Катод: 2NH₄⁺_(водн.) + 2e → 2NH_{3 (г)} + H_{2 (г)}

Два газа NH₃ и H₂ производятся в катоде. Но эти газы снова будут участвовать в реакциях, как показано ниже.

2NH_{3 (г)} + Zn²⁺_(водн.) → [Zn (NH₃)₂]²⁺_(водн.)

2MnO_{2 (с)} + H_{2 (г)} → Mn₂О_{3 (с)} + H₂О_(l)

Что такое вторичная ячейка?

Вторичные элементы также известны как вторичные батареи или аккумуляторы. Эти батареи можно использовать несколько раз, поскольку их можно заряжать, когда они перестают работать. Химические реакции, происходящие в этих батареях, обратимы. Это означает, что эти реакции можно обратить вспять, приложив электрический заряд. Но, в отличие от первичных батарей, вторичные батареи необходимо зарядить перед использованием. Зарядные устройства используются для процесса подзарядки.

Разные аккумуляторные батареи выполняют разные функции. Следовательно, пользователь должен знать, какой тип батареи следует использовать для конкретных нужд.

Эти батареи также имеют катод и анод, такие же, как и у первичных батарей. Реакции восстановления происходят на катоде, тогда как реакции окисления происходят на аноде. Хорошим примером вторичных элементов является свинцовая аккумуляторная / кислотная батарея. Ниже показаны реакции, происходящие внутри этой ячейки.

Катод: PbO_{2 (с)} + HSO₄^–_(водн.) + 3H⁺_(водн.) + 2e → PbSO_{4 (т)} + H₂О_(l)

Анод: Pb (s) + HSO₄^–_(водн.) → PbSO_{4 (т)} + H⁺_(водн.) + 2e

Рисунок 2: Принципиальная схема свинцово-кислотного аккумулятора.

Разница между первичными и вторичными клетками

Определение

Первичные клетки: Первичные элементы - это батареи, которые нельзя перезаряжать или использовать повторно.

Вторичные ячейки: Вторичные элементы - это батареи, которые можно перезаряжать и использовать повторно.

Химические реакции

Первичные клетки: В первичных клетках происходят необратимые реакции.

Вторичные ячейки: Во вторичных клетках происходят обратимые реакции.

использование

Первичные клетки: Первичные ячейки можно использовать только один раз.

Вторичные ячейки: Вторичные ячейки можно использовать более одного раза.

Важность

Первичные клетки: Первичные элементы могут производить ток немедленно; таким образом, они используются в портативных устройствах.

Вторичные ячейки: Перед использованием вторичные элементы необходимо зарядить. Так что их можно использовать в автомобилях.

Скорость саморазряда

Первичные клетки: Первичные элементы имеют более низкую скорость саморазряда и могут использоваться для длительного хранения энергии.

Вторичные ячейки: Вторичные элементы имеют более высокую скорость саморазряда по сравнению с первичными элементами.

Заключение

Аккумуляторы очень важны в технологических приложениях. Все батареи сделаны из электрохимических элементов. Первичные и вторичные элементы - это два типа батарей, которые используются в повседневной жизни. Основное различие между первичными и вторичными ячейками заключается в том, что первичные ячейки можно использовать только один раз, тогда как вторичные ячейки можно использовать более одного раза.

Использованная литература:

1. «Первичные и вторичные батареи». Свинцовая аккумуляторная батарея I. N.p., n.d. Интернет. Доступна здесь. 12 июня 2017. Либретексты. "Аккумуляторы." Химия LibreTexts. Libretexts, 22 января 2017 г. Web. Доступна здесь. 12 июня 2017.

Изображение предоставлено:

1. «Ручная роспись первичной батареи» Автор: 脂肪 酸钠 - Собственная работа (CC BY-SA 4.0) через Commons Wikimedia 2. «Разряженная» (CC BY 3.0) через Commons Wikimedia