סוללות – איך סוללה עובדת?
מאז שאלסנדרו וולטה בנה את הסוללה החשמלית הראשונה, או את תא וולטה כפי שקרא לכך בזמנו אי שם במאה השמונה עשרה, עברו הסוללות החשמליות לא מעט תהפוכות. אם ישנו הבדל עצום בין הטכנולוגיה בו נעשה שימוש כדי לייצר את תא הוולטה, לבין התהליך המיוחד לייצור סוללות לאייפון, מחשבי כף יד, מחשבי לפטופ וכו', עדיין העיקרון המנחה בסוללות נשאר אותו הדבר.
הסוללה הראשונה הייתה מורכבת ממספר תאים כאשר כל תא הכיל לוח אבץ ולוח נחושת אשר היו מופרדים זה מזה באמצעות חומר ספוגי שהכיל אלקטרוליט – חומר אשר מכיל יונים חשמליים ושימש כמוליך חשמלי, במקרה זה חומצה גפרתית מהולה. התאים בסוללה הוצבו זה לצד זה כאשר כל תא שימש ליצירת מתח חשמלי גבוה יותר.
תא אלקטרוכימי הוא תא אשר החשמל נוצא בו באמצעות תהליך כימי בו האלקטרונים עוברים בין האלקטרודות (לוחות המתכת) בזכות הפרשי פוטנציאל החמצון-חיזור. סוללות אשר עשויות לשימוש חד פעמי כוללות תאים לאקטרוכימיים.
תא אלקטרוליטי הוא תא המבצע את התהליך ההפוך בו על ידי הזרמת זרם חשמלי נוצרים תהליכים כימיים. סוללות נטענות מכילות שת אני סוגי התאים הללו: התא האלקטרוכימי מספר את הזרם החשמלי אשר הסוללה מפיקה ואילו בעת ההטענה דואג התא אלקטרוליטי להשיב את הסוללה למצב בו תוכל להפיק אנרגיה נוספת.
תהליכי חמצון-חיזור בסוללה
תהליך חמצון הוא תהליך בו חומר אחד מאבד אלקטרונים השייכים לו אשר גורמים לתהליך כימי להתבצע. דוגמאות לתהליכי חמצון שונים נוכל למצוא בטבע בשפע – החל מתהליכי יצירת החלודה על מתכות, דרך השחרת פני התפוח, וכלה בשריפת הסוכרים בגוף. תהליך דומה של חמצון (אוקסידציה) מתבצע בסוללות.
תהליך החיזור הוא תהליך הפוך לזה של החמצון בו חומר אחד סופח אלקטרונים אשר אינם שייכים לו.
אחסון אנרגיה בסוללה
הסוללות החד פעמיות הרגילות אותן אנו רגילים לראות בסופרמרקט הינם למעשה תאים אלקטרוכימיים בודדים המסוגלים לאחסן אנרגיה באמצעים כימיים ולשחחרה בצורת זרם חשמלי. סוללות ה-9 וולט הרבועות כוללות לא פחות מ-6 תאים אולם הן המיעוט בקרב הסוללות המקובלות בפורמט ה- AA וה- AAA.
מדוע סוללות "נגמרות"?
תהליכי החמצון חיזור משנים את החומרים מהם עשויה הסוללה במקור. ככל שהתהליך מתקדם, הפרשי פוטנציאל החימצון –חיזור יורדים מכיוון שנשארים פחות מהחומרים המקוריים בסוללה עצמה. כאשר פוטנציאל החימצון חיזור מתאזן ואין עוד הפרשי פוטנציאל זה הזמן בו נאלץ להחליף סוללות.
[vspace]
קישורים רלוונטים:
[list style="hyperlink"]
[/list]
