Az elektrokémiai jelenség, amelynek során terhelés után pihentetve emelkedik az akkumulátorok és szárazelemek üresjárási kapocsfeszültsége, a polarizáció és a koncentráció-gradiens helyreállásának köszönhető.

According to www.iAsk.Ai - Ask AI:

Amikor egy akkumulátor vagy szárazelem terhelés alatt van, az ionok mozgása és a kémiai reakciók sebessége korlátozottá válhat a cellán belül. Ez a jelenség, amelyet polarizációnak neveznek, többféle formában jelentkezhet:

1. Ohmikus polarizáció: Ez a cella belső ellenállásából adódik, és a feszültségesés arányos az áramerősséggel ($V_{ohmik}=I\cdot R_{belső}$). Terhelés alatt ez a feszültségesés azonnal megjelenik, és a terhelés megszűnésével azonnal eltűnik.[1]
2. Aktivációs polarizáció: Ez az elektródák felületén zajló elektrokémiai reakciók kinetikai gátjaiból ered. Az ionoknak energiára van szükségük ahhoz, hogy átlépjenek az elektróda-elektrolit határon. Nagyobb áramerősség esetén ez a gát jelentősebb feszültségesést okoz.[2]
3. Koncentrációs polarizáció: Ez a legfontosabb tényező a feszültség emelkedésének magyarázatában. Terhelés alatt az elektródák felületén az aktív anyagok (ionok) koncentrációja csökken, míg az elektrolit belsejében magasabb marad. Ez egy koncentráció-gradienshez vezet. A Nernst-egyenlet szerint a cella feszültsége függ az ionok koncentrációjától. Amikor a terhelés megszűnik, a diffúzió és a konvekció révén az ionok elkezdenek visszaterjedni az elektródák felületére, helyreállítva az eredeti koncentrációt. Ez a koncentráció-gradiens kiegyenlítődése okozza a kapocsfeszültség fokozatos emelkedését az eredeti, terheletlen érték felé.[3]

A pihentetési idő alatt a következő folyamatok zajlanak:

• Ionok diffúziója: Az elektrolitban lévő ionok a magasabb koncentrációjú területekről (az elektrolit belseje) az alacsonyabb koncentrációjú területek felé (az elektróda felülete) vándorolnak, kiegyenlítve a koncentráció-gradienst.[4]
• Elektrokémiai reakciók egyensúlyának helyreállása: Az elektródák felületén zajló reakciók visszatérnek az egyensúlyi állapotukhoz, csökkentve az aktivációs polarizációt.[5]

Ez a jelenség különösen szembetűnő azokban az akkumulátorokban és elemekben, ahol a koncentrációs polarizáció jelentős szerepet játszik, például az ólom-sav akkumulátorokban, a lítium-ion akkumulátorokban és az alkáli elemekben.[6] A feszültség emelkedésének mértéke és sebessége függ az akkumulátor típusától, az előzetes terhelés mértékétől és időtartamától, valamint a hőmérséklettől.[7]

Források