Pin Điện Hóa – Cách Tạo Ra Phản Ứng Và Lịch Sử Của Chúng

0
728

Pin điện hóa ứng dụng phản ứng điện hóa để tạo ra năng lượng điện. Phản ứng này sử dụng rất nhiều trong đời sống hàng ngày của chúng ta, từ máy tính, ô tô cho đến mạ đồ. Bài viết dưới đây sẽ cung cấp thông tin về cách tạo pin điện hóa và lịch sử của nó.

1. Phản ứng điện hóa

Như ta đã biết, các phản ứng hóa học sẽ hấp thụ hoặc giải phóng năng lượng – và năng lượng này có thể ở dạng điện năng, các phản ứng này được gọi là phản ứng điện hóa (phản ứng ĐH). Điện hóa học là một phân nhánh của hóa học liên quan đến sự chuyển đổi giữa năng lượng hóa học và năng lượng điện. Từ đó có thể tạo ra pin điện hóa ứng dụng.

Pin điện hóa có rất nhiều ứng dụng phổ biến trong cuộc sống hàng ngày: tất cả các loại pin, máy tính cho đến ô tô, đều dựa vào các phản ứng hóa học để tạo ra điện. Phản ứng này còn được sử dụng để mạ các kim loại trang trí như vàng hoặc crom.

Có ba điều kiện tạo nên phản ứng điện hóa:

  • Phải xuất hiện phản ứng oxi hóa khử.
  • Diễn ra trong môi trường điện dung để tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển của electron và ion.
  • Phải tồn tại một vật dẫn để các electron và ion được chuyển đi.

2. Pin điện hóa là gì

Pin điện hóa (pin ĐH) là bất kỳ thiết bị nào chuyển đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện hoặc năng lượng điện thành năng lượng hóa học. Một pin ĐH có thể được tạo ra bằng cách sử dụng hai kim loại khác nhau bất kỳ và đặt trong một dung môi vì các kim loại khác nhau có xu hướng xảy ra chuyển dịch electron.

Alessandro Volta đã phát triển pin ĐH đầu tiên vào năm 1800. Loại pin này bao gồm các đĩa kẽm và bạc xen kẽ với các mảnh bìa cứng ngâm trong nước muối ngăn cách các đĩa. Vì không có vôn kế vào thời điểm đó (và không có ý tưởng rằng dòng điện là do dòng electron), Volta phải dựa vào một phép đo khác về sức mạnh của pin: lượng điện giật tạo ra. Ông nhận thấy rằng cường độ của cú sốc tăng lên theo số lượng tấm kim loại trong hệ thống. Các thiết bị có 20 tấm tạo ra một cú sốc điện khá đau đớn. Nhưng dù gì cũng thật tốt khi chúng ta có vôn kế để đo dòng điện thay vì phương pháp “chọc ngón tay vào cái này và cho tôi biết cảm giác của bạn”.

Pin Galvanic, còn được gọi là pin điện áp hay là pin điện hóa, trong đó các phản ứng oxy hóa – khử tự phát tạo ra năng lượng điện. Khi viết phương trình, người ta thường tách các phản ứng oxi hóa – khử thành các bán phản ứng để dễ cân bằng phương trình tổng thể và nhấn mạnh các biến đổi hóa học thực tế.

3. Phân tích phản ứng tạo pin điện hóa

Lấy ví dụ sử dụng hai kim loại phổ biến là Kẽm và Đồng làm hai điện cực đặt trong dung dịch muối của chúng. Kẽm dễ mất electron hơn đồng, vì vậy khi đặt hai kim loại trong dung dịch muối, chúng sẽ xảy ra phân ly làm electron chạy từ kẽm sang đồng thông qua một dây dẫn bên ngoài.

Khi một nguyên tử kẽm cung cấp các electron, nó trở thành một ion dương và tan vào dung dịch nước làm giảm khối lượng của điện cực kẽm. Ở kim loại đồng, các electron nhận được cho phép nó chuyển đổi Cu2+ từ dung dịch thành một nguyên tử đồng chưa tích điện, lắng đọng trên điện cực đồng làm tăng khối lượng của nó. Hai phản ứng này được thể hiện như sau:

Zn -> Zn2 + 2e

Phản ứng ở kẽm được gọi là quá trình oxy hóa vì nó mất electron. Nó là chất khử và đối với pin điện hóa, đây là cực âm.

Cu2 + 2e -> Cu

Phản ứng của đồng được gọi  là phản ứng khử vì nó thu được các electron. Nó là chất oxi hóa và đối với pin, đây là cực dương.

Để tế bào điện tích tiếp tục tạo ra dòng điện ngoài thì phải có sự chuyển động của các ion sunfat trong dung dịch từ phải sang trái để cân bằng dòng electron ở mạch ngoài.

4. Kết

Pin điện hóa lần đầu tiên được tạo ra bởi Alessandro Volta năm 1800. Ông dùng các đĩa bạc và kẽm ngâm trong dung dịch nước muối để tạo ra được một dòng điện. Đây là loại pin được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống hàng ngày, hi vọng bài viết giúp bạn hiểu hơn về các loại pin này hoạt động.

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây