Pengertian Sel Volta dan contohnya

Sel volta, sering dikenal sebagai sel galvanik, adalah sel elektrokimia yang menyediakan energi listrik. Sumber energi sel volta adalah reaksi kimia spontan, lebih khusus reaksi redoks spontan.

Sebagai contoh, semua baterai terbuat dari satu atau lebih sel volta; baterai menjadi kosong ketika sebagian besar atau semua reaktan mereka telah dikonversi menjadi produk, mengubah energi potensial kimianya menjadi energi listrik.

Sel volta adalah salah satu dari dua jenis dasar sel elektrokimia. Jenis lainnya adalah sel elektrolisis; dalam sel elektrolitik, energi listrik digunakan untuk mendorong reaksi kimia non-spontan. Misalnya, air dapat dipecah menjadi hidrogen dan oksigen dalam sel elektrolitik. Juga, ketika baterai yang dapat diisi ulang, ia beroperasi sebagai sel elektrolisis.

Contoh Sel Volta

Baterai Edison

Baterai Edison adalah sel sederhana yang dapat diisi ulang yang ditemukan oleh Thomas Edison. Terdiri dari dua elektroda logam, satu terbuat dari besi, yang lain dari nikel. Selama pengisian awal, lapisan nikel oksida terbentuk pada elektroda nikel.

Skema kasar pemakaian sel Edison

Skema kasar pemakaian sel Edison

Elektrolit (cairan ionik antara elektroda) adalah 20-30 persen berat kalium hidroksida dalam air. Peran kalium hidroksida dalam kasus ini adalah meningkatkan konduktivitas ionik untuk menyelesaikan rangkaian listrik – kalium hidroksida tidak dikonsumsi dalam reaksi.

Ketika habis, sel Edison beroperasi sebagai sel volta. Ketika sedang diisi, sel beroperasi sebagai sel elektrolisis.

Persamaan kimia untuk reaksi di elektroda adalah:

Ni2O3 + H2O + 2 e ⇌ 2 NiO + 2 OH
Fe + 2 OH ⇌ Fe(OH)2 + 2 e

Selama pelepasan, ketika sel menghantarkan energi listrik, reaksi di atas berlangsung ke kanan →.

Selama pengisian, ketika sel mengubah energi listrik menjadi energi potensial kimia, reaksi di atas berlanjut ke kiri ←.

Sel Edison, dengan kedua elektroda berbagi elektrolit yang sama, adalah salah satu sel volta paling sederhana dalam penggunaan praktis; kebanyakan sel volta lebih rumit. Keuntungannya yang luar biasa adalah ketahanannya yang luar biasa terhadap kesalahan seperti pengisian berlebih dan masa kerjanya yang sangat lama, dengan siklus charge-discharge yang hampir tak terbatas.

Kerugian terbesarnya adalah, relatif terhadap keluaran energinya, sangat berat.

Baterai Lithium

Kemajuan teknologi baterai telah mendorong miniaturisasi perangkat elektronik. Tanpa kemajuan ini, perangkat modern seperti ponsel dan tablet akan lebih besar dan lebih rumit.

Inti dari kemajuan ini adalah teknologi ion lithium. Lithium adalah unsur logam dengan kepadatan sangat rendah: pada 0,534 g / cm3 litium setengah padatnya seperti air; lithium mengapung di atas air. Bandingkan ini dengan logam dalam sel Edison, kerapatan nikel adalah 8,908 g / cm3, dan besi adalah 7,874 g / cm3: ini lebih dari 10x lebih tinggi dari kerapatan lithium.

Potensial redoks tinggi Lithium yang dikombinasikan dengan kepadatannya yang rendah membuat ion-ionnya sempurna untuk digunakan sebagai bahan baterai.

Baterai lithium ion tipikal didasarkan pada elektroda berpori yang memungkinkan ion Li untuk masuk dan keluar dari pori-pori mereka. Misalnya, baterai ion lithium yang dapat diisi ulang dapat memiliki elektroda grafit dan elektroda oksida kobalt yang didoping litium dengan elektrolit polioksietilena yang mengandung garam LiPF6.

Ketika baterai seperti itu menyalakan perangkat, atom litium yang dipegang dalam struktur lapisan anoda grafit dioksidasi menjadi ion.

LiC6 → C6 + Li + + e-

Di katoda, ion litium direduksi dalam struktur oksida kobalt.

CoO2 + Li + + e- → LiCoO2

Reaksi-reaksi ini terbalik ketika sel sedang diisi.

Loading...