Bagaimana reaksi kimia pada aki?

Rahsia di Sebalik Arus: Menyingkap Reaksi Kimia dalam Aki

Aki, atau lebih dikenali sebagai bateri asid plumbum, merupakan sumber tenaga yang memainkan peranan penting dalam pelbagai aplikasi, daripada kenderaan bermotor hinggalah kepada sistem sandaran kuasa. Namun, di sebalik keupayaannya membekalkan tenaga elektrik, tersimpan satu proses kimia yang kompleks dan menarik. Proses ini melibatkan penukaran tenaga kimia kepada tenaga elektrik, dan sebaliknya, membolehkan aki berfungsi sebagai storan tenaga yang boleh dicas semula.

Berbeza dengan tanggapan umum bahawa arus elektrik dihasilkan secara “magis”, reaksinya melibatkan interaksi kimia antara beberapa bahan aktif di dalam sel aki. Secara ringkasnya, aki terdiri daripada beberapa plat plumbum (Pb) dan plat plumbum dioksida (PbO2) yang direndam dalam elektrolit, iaitu larutan asid sulfurik (H2SO4) pekat. Proses pengecasan dan pelepasan aki melibatkan tindak balas redoks (pengoksidaan dan pengurangan) yang boleh diterangkan seperti berikut:

Semasa Pelepasan (Membekalkan Tenaga):

Apabila aki membekalkan arus elektrik, tindak balas kimia berlaku di kedua-dua elektrod (anod dan katod). Di anod (elektrod negatif), plumbum tulen (Pb) bertindak balas dengan ion sulfat (SO4²⁻) daripada elektrolit, membentuk plumbum sulfat (PbSO4) sambil melepaskan elektron:

Pb(s) + SO4²⁻(aq) → PbSO4(s) + 2e⁻

Elektron yang dibebaskan ini kemudian mengalir melalui litar luar, membekalkan tenaga elektrik kepada peranti yang disambungkan. Di katod (elektrod positif), plumbum dioksida (PbO2) menerima elektron yang mengalir dari anod, dan bersama-sama dengan ion hidrogen (H⁺) dan ion sulfat (SO4²⁻) daripada elektrolit, membentuk plumbum sulfat (PbSO4) dan air (H2O):

PbO2(s) + 4H⁺(aq) + SO4²⁻(aq) + 2e⁻ → PbSO4(s) + 2H2O(l)

Perhatikan bahawa di kedua-dua anod dan katod, plumbum sulfat (PbSO4) terhasil. Ini merupakan satu petunjuk kehabisan cas aki. Semakin banyak plumbum sulfat yang terhasil, semakin rendah keupayaan aki untuk membekalkan tenaga. Kepekatan asid sulfurik dalam elektrolit juga berkurangan.

Semasa Pengecasan (Menyimpan Tenaga):

Proses pengecasan merupakan songsangan tindak balas pelepasan. Dengan mengenakan arus elektrik dari sumber luaran, reaksi di atas dibalikkan. Plumbum sulfat (PbSO4) di kedua-dua elektrod ditukarkan semula kepada plumbum tulen (Pb) di anod dan plumbum dioksida (PbO2) di katod. Kepekatan asid sulfurik dalam elektrolit turut meningkat semula.

Kesimpulan:

Reaksi kimia dalam aki melibatkan proses redoks yang kompleks antara plumbum, plumbum dioksida, dan asid sulfurik. Proses ini membolehkan aki menyimpan dan membekalkan tenaga elektrik dengan cekap, walaupun proses ini akan merosot dari segi kecekapan dan hayat penggunaan akibat pembentukan sulfat dan faktor-faktor lain. Memahami reaksi kimia ini membolehkan kita menghargai kehebatan teknologi bateri asid plumbum dan menjaga penggunaan aki dengan lebih berkesan.