Miten paristot toimivat?

Akut tai kuivakennot toimivat kytkemällä piirin kautta materiaali, joka haluaa lahjoittaa elektroneja toiselle materiaalille, josta puuttuu elektroneja. Näitä kutsutaan pelkistimiksi tai pelkistäviksi aineiksi ja hapettimiksi tai hapetusaineiksi. Prosessi on yksi monista hapettumisen pelkistysreaktioista, joihin kuuluu raudan ruostuminen ja vaatteiden valkaisu.

Kun hapetin ja pelkistin kohtaavat, molemmissa tapahtuu kemiallisia reaktioita ja elektronit siirtyvät. Elektroninsiirto luo tasavirran (DC). Tyypillisissä akuissa tämä on 1.5 volttia.

Yksi ensimmäisistä yksityiskohtaisesti tutkituista hapettimista oli alkuainehappi. Happi saa elektroneja muista aineista, kuten raudasta, aiheuttaen materiaalin hapettumisen. Kun rauta hapettuu, se sitoutuu happimolekyyleihin muodostaen rautaoksidia tai ruostetta. On olemassa monia muita hapettimia, mukaan lukien bromi, kloori ja fluori. Perinteisissä paristoissa mangaanidioksidijauhetta käytetään hapettimena, joka muuttuu mangaanioksidiksi, kun se on tyhjä.

Termi pelkistäjä on peräisin metallurgiasta ja viittaa kemialliseen reaktioon, jossa aine menettää elektroneja. Kemiallinen muutos tapahtuu oksidista, kuten rautaoksidista, ei-oksidiksi, kuten rautaksi. Tätä kemiallista prosessia on käytetty pitkään malmien muuttamiseksi puhtaiksi metalleiksi, ja se on nimetty niin, koska reaktio saa näytteen menettämään jonkin verran massaa. Perinteisissä akuissa pelkistin on sinkkiä.

Akku näyttää yksittäiseltä, mutta se on itse asiassa kaksi: hapetin ja pelkistin, jotka on sijoitettu lähelle toisiaan ja erotettu esteellä. Jokainen on kytketty elektrodiin, jota kutsutaan positiiviseksi ja negatiiviseksi riippuen siitä, mitä ainetta ne vastaavat. Kun positiivisen ja negatiivisen elektrodin välinen piiri on valmis, elektronit virtaavat ja jatkavat virtausta, kunnes tasapaino on saavutettu.

Yleensä nämä virtalähteet kytketään ulkoiseen kuormaan, joka saa virtaa elektronivirrasta. Joskus tasavirta kytketään vaihtovirtageneraattoriin, joka muuntaa sen vaihtovirraksi (AC), joka on kodinkoneidemme käyttämä sähkö. Akut eivät ole muuttuneet perusteellisesti niiden keksimisen jälkeen, ja ne ovat havaittavissa heikko kohta elektroniikan alalla, jossa hinta-suorituskyvyn nousu on historiallisesti eksponentiaalista.