Cấu tạo của Pin volta đơn giản được chế tạo bằng cách nhúng một tấm kẽm và một tấm đồng vào trong dung dịch axit sunfuric loãng trong nước. Như hình vẽ bên, nếu tấm đồng và tấm kẽm được nối bên ngoài với một tải điện thì dòng điện bắt đầu chạy từ tấm đồng sang tấm kẽm qua tải. Điều đó có nghĩa là có một hiệu điện thế phát triển giữa tấm đồng và tấm kẽm. Khi dòng điện chạy từ đồng sang kẽm, hiển nhiên là tấm đồng nhiễm điện dương và tấm kẽm nhiễm điện âm.
Hoạt động của pin Volta – Cấu tạo của Pin volta
Nguyên tắc làm việc của pin điện : bất cứ khi nào hai kim loại khác nhau được ngâm trong một chất điện phân, các kim loại phản ứng nhiều hơn sẽ có xu hướng hòa tan trong chất điện phân là các ion kim loại dương, để lại các electron trên tấm kim loại. Hiện tượng này làm cho tấm kim loại càng phản ứng tích điện âm.
Kim loại ít phản ứng hơn sẽ thu hút các ion dương có trong chất điện phân, và do đó các ion dương này bị đọng lại trên tấm làm cho tấm đó tích điện dương. Ở đây trong trường hợp pin volta đơn giản này , kẽm trong dung dịch axit sunfuric dưới dạng ion dương và sau đó phản ứng với ion âm SO 4 – – của dung dịch và tạo thành kẽm sunfat (ZnSO 4). Vì đồng là kim loại phản ứng kém hơn, các ion hydro dương của dung dịch axit sunfuric có xu hướng lắng đọng trên tấm đồng. Nhiều ion kẽm thoát ra trong dung dịch có nghĩa là số lượng electron rời khỏi tấm kẽm nhiều hơn. Các điện tử này sau đó đi qua dây dẫn bên ngoài nối giữa các tấm kẽm và đồng.
Khi chạm tới tấm đồng, các electron này sau đó kết hợp với các nguyên tử hydro trên tấm đồng và tạo thành các nguyên tử hydro trung hòa. Các nguyên tử này sau đó kết hợp thành từng cặp để tạo thành các phân tử khí hydro và khí cuối cùng đi lên dọc theo tấm đồng dưới dạng bong bóng hydro.
Tuy nhiên, hành động này dừng lại khi điện thế tiếp xúc giữa Zn và axit sulfuric loãng đạt đến giá trị 0,62 Volt. Trong quá trình hoạt động của một tế bào điện áp, kẽm trễ ở điện thế thấp hơn đối với màng dung dịch bên cạnh nó như thể hiện trong hình bên dưới.
Tương tự, khi đặt tấm Cu tiếp xúc với chất điện phân thì các ion hiđro dương trong dung dịch có xu hướng bị đọng lại trên nó cho đến khi điện thế của nó tăng lên gần 0,46 V trên dung dịch đó. Do đó, hiệu điện thế sinh ra trong một cell volta là 0,62 – (- 0,46) = 1,08 Vôn..
Trong một cell pin vota đơn giản , chủ yếu có hai nhược điểm, được gọi là phân cực và tác dụng cục bộ.
Sự phân cực của pin Voltaic
Người ta quan sát thấy rằng trong cell này, dòng điện giảm dần và sau một thời gian hoạt động nhất định, dòng điện có thể ngừng hoàn toàn. Sự giảm dòng điện này là do sự lắng đọng của hydro trên tấm đồng. Mặc dù hydro thoát ra khỏi pin dưới dạng bong bóng, vẫn có sự hình thành một lớp hydro mỏng trên bề mặt tấm kim loại. Lớp này hoạt động như một chất cách điện, do đó làm tăng điện trở bên trong của tế bào. Do có lớp cách điện này, các ion hydro tiếp theo không thể lấy điện tử từ tấm đồng và bị lắng đọng ở dạng ion. Lớp các ion hydro dương này trên tấm đồng tác dụng lực đẩy lên các ion hydro khác đang tiến đến tấm đồng. Do đó dòng điện bị giảm. Hiện tượng này được gọi là sự phân cực.
Tác dụng cục bộ của pin Voltaic
Người ta thấy rằng ngay cả khi pin volta không cung cấp bất kỳ dòng điện nào, kẽm vẫn tiếp tục bị hòa tan trong chất điện phân. Điều này là do thực tế là một số dấu vết của các tạp chất như sắt và chì trong kẽm thương mại tạo thành các cell cục bộ cực nhỏ bị ngắn mạch bởi phần thân chính của kẽm. Hoạt động của các cell ký sinh này không thể được kiểm soát, do đó gây lãng phí kem. Hiện tượng này được gọi là tác dụng cục bộ.
Nghiên cứu thêm về : Pin điện
Kết thúc phần Cấu tạo của Pin volta ta sang phần tiếp theo làm thế nào để chế tạo một pin volta đơn giản.
Cách làm pin Volta
Đây là mọi thứ bạn cần :
Chúng tôi sẽ chỉ cho bạn hai phương pháp: qua soda và qua nước muối.
Đầu tiên, soda. Đây là những gì bạn sẽ cần:
- Soda (Chúng tôi đã sử dụng soda kem)
- Cốc nhựa
- Giấy nhám
- Lá đồng
- Kẹp cá sấu
- Đồng hồ vạn năng (một thiết bị đo điện tích)
Đầu tiên, đổ soda vào cốc nhựa cho đến khi gần cạn. Cắt một miếng của lon nhôm, sau đó chà nhám cả hai mặt để không còn lớp nhựa hoặc sơn phủ ở hai bên (điều này rất quan trọng )
Gắn một chiếc kẹp cá sấu vào miếng nhôm và dán nó lên một mặt của cốc nhựa, và gắn chiếc kẹp cá sấu còn lại vào miếng đồng và dán nó lên mặt kia của cốc. Bật đồng hồ vạn năng và kiểm tra điện áp của bạn. Bạn vừa tạo một cục pin đơn giản.
Còn bạn muốn làm theo phong cách Volta ? Hãy thử phương pháp ngâm nước muối cổ điển. Đây là những gì bạn sẽ cần:
- Cốc nhựa chứa gần đầy nước
- Một thìa muối ăn
- Một lon nước ngọt rỗng
- Miếng kẽm
- Kẹp cá sấu
- Đồng hồ vạn năng
Theo quy trình, bạn làm điều này theo cách tương tự như với soda. Tuy nhiên, một số thành phần nhất định được chuyển ra ngoài. Đầu tiên, thêm một thìa muối vào nước. Sau đó, giữ nhôm từ lon nước ngọt đầu tiên bị cắt, nhưng chuyển đồng sang kẽm.
Khi bạn thực hiện thử nghiệm này, có một số điều cần lưu ý. Để đo điện áp của bạn, hãy xoay mặt đồng hồ đến phần của đồng hồ vạn năng có chữ V với ba chấm và một vạch phía trên nó — điều đó có nghĩa là nó đang đo điện tích trực tiếp, đó là những gì bạn sẽ thấy trong pin. Đồng hồ vạn năng có nhiều kết quả đọc và tính trung bình, vì vậy, đôi khi tốt nhất bạn nên để đồng hồ lâu một chút trước khi kiểm tra.
Nó có thể cung cấp điện ? Nhưng đừng kết nối với pin xe hơi – mức điện áp này sẽ không sạc được nhiều như vậy.