Компоненти лужних батарей, експлуатація та використання



The лужної батареї це батарея, в якій рН її електролітичної композиції є основним. Це основна відмінність між цим акумулятором і багатьма іншими, коли його електроліти є кислими; як і у випадку з цинк-вуглецевими батареями, які використовують NH-солі4Cl або навіть концентровану сірчану кислоту в автомобільних акумуляторах.

Це також суха клітина, оскільки основні електроліти мають форму пасти з низьким відсотком вологості; але достатньо, щоб дозволити міграцію учасників іонів в хімічні реакції до електродів, і таким чином, завершити електронну ланцюг.

На зображенні вище є акумулятор 9V Duracell, один з найбільш відомих прикладів лужних батарей. Чим більше стек, тим довше його термін служби та працездатність (особливо якщо вони призначені для пристроїв, які споживають багато енергії). Для невеликих пристроїв доступні батареї типу AA та AAA.

Інша відмінність, крім рН його електролітичної композиції, полягає в тому, що вони, заряджаються чи ні, зазвичай тривають довше, ніж кислотні батареї..

Індекс

  • 1 Компоненти лужної батареї
    • 1.1 Основні електроліти
  • 2 Операція
    • 2.1 Акумуляторні батареї
  • 3 Використання
  • 4 Посилання

Компоненти лужної батареї

У цинково-вуглецевому ворсі є два електроди: один цинк і інший графітовий вуглець. У своєму "базовому варіанті" один з електродів замість графіту складається з оксиду марганцю (IV), MnO2 змішують з графітом.

Поверхня обох електродів споживається і покривається твердими речовинами, що утворюються в результаті реакцій.

Крім того, замість олова з однорідною поверхнею цинку в якості контейнера для комірки, існує серія компакт-дисків (top image).

Стрижень MnO лежить в центрі всіх дисків2, на верхньому кінці якого виступає ізолююча шайба і відзначається позитивний висновок (катод) батареї.

Зауважимо, що диски покриті пористим шаром і металевим шаром; останній також може бути тонкою пластиковою плівкою.

Основа купи складається в негативному кінці, де цинк окислює і вивільняє електрони; але вони потребують зовнішнього контуру, щоб досягти верхньої частини палі, її позитивний термінал.

Поверхня цинку не є гладкою, як у випадку з клітинами Leclanché, але шорсткою; тобто вони мають багато пір і велику площу поверхні, що збільшує активність купи.

Основні електроліти

Форма і структура батарей змінюються залежно від типу і конструкції. Проте всі лужні батареї мають загалом основний рН їх електролітичної композиції, що обумовлено додаванням NaOH або KOH до суміші пасти..

Власне, це іони OH- ті, які беруть участь у відповідальних реакціях електричної енергії, що подається цими об'єктами.

Операція

Коли лужна батарея була підключена до приладу і підпалена, цинк негайно реагує з OH- макаронних виробів:

Zn (s) + 2OH-(ac) => Zn (OH)2(s) + 2е-

2 електрони, що вивільняються при окисленні цинку, переходять до зовнішнього контуру, де вони відповідають за електронний механізм артефакту..

Потім вони повертаються в купу через позитивний (+) термінал, катод; тобто вони проходять через MnO електрод2-графіт. Оскільки паста має певну вологість, має місце наступна реакція:

2MnO2(s) + 2H2O (l) + 2e- => 2MnO (OH) (s) + 2OH-(ac)

Тепер MnO2 Електрони в Zn знижені або отримані. Саме з цієї причини цей термінал відповідає катоду, де відбувається скорочення.

Зауважимо, що OH- він регенерує в кінці циклу для відновлення окислення Zn; іншими словами, вони дифундують в середині пасти, поки вони знову не вступають у контакт з порошковим цинком.

Також не утворюються газоподібні продукти, як у випадку з цинково-вуглецевої батареєю, де генерується NH3 і Н2.

Наступить точка, де вся поверхня електрода буде покрита твердими частинками Zn (OH)2 і MnO (OH), закінчуючи термін служби батареї.

Акумуляторні батареї

Описані лужні батареї не є акумуляторними, так що, як тільки "мертвий" не існує способу використовувати його знову. Це не стосується акумуляторних, які характеризуються зворотними реакціями.

Щоб повернути продукти до реагентів, необхідно застосувати електричний струм у зворотному напрямку (не від анода до катода, а від катода до анода).

Прикладом акумуляторної лужної батареї є NiMH. Він складається з анода NiOOH, який втрачає електрони, які направляються на нікелевий гідридний катод. Коли використовується акумулятор, він розряджається, і звідси походить знайома фраза "заряджати акумулятор"..

Таким чином, він може перезаряджатися сотні разів, за необхідності; однак, час не може бути повністю скасований і досягнуті початкові умови (що було б неприродним).

Крім того, він не може бути перезаряджений довільним чином: повинні дотримуватися рекомендації, рекомендовані виробником.

Саме тому рано чи пізно ці батареї також гинуть і втрачають свою ефективність. Тим не менш, він має ту перевагу, що він не є швидким одноразовим, що сприяє менше забруднення.

Інші акумуляторні батареї - нікель-кадмієві та літієві батареї.

Використання

Деякі варіанти лужних батарей настільки малі, що їх можна використовувати в годинниках, пульті, годинниках, радіо, іграшках, комп'ютерах, консолях, ліхтарях тощо. Інші, більші, ніж фігурка клонів Star Wars.

Насправді, на ринку це ті, які переважають над іншими типами батарей (принаймні для домашнього використання). Вони тривають довше і генерують більше електроенергії, ніж звичайні батареї Leclanché.

Хоча цинк-марганцева батарея не містить токсичних речовин, інші батареї, такі як ртуть, відкривають дебати про можливий вплив на навколишнє середовище.

З іншого боку, лужні батареї працюють дуже добре в широкому діапазоні температур; може працювати навіть нижче 0 ° C, тому вони є хорошим джерелом електричної енергії для тих пристроїв, які оточені льодом.

Список літератури

  1. Shiver & Atkins. (2008). Неорганічна хімія (Четверте видання). Mc Graw Hill.
  2. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е изд.). CENGAGE Навчання.
  3. Боббі (10 травня 2014 року). Дізнайтеся більше про більшість надійних лужних батарей. Отримано з: upsbatterycenter.com
  4. Duracell. (2018). Часті питання: наука. Відновлено з: duracell.mx
  5. Бойєр, Тімоті. (19 квітня 2018). Яка різниця між лужними і нещелками? Наука. Отримано з: sciencing.com
  6. Майкл В. Девідсон і Державний університет Флориди. (2018). Лужно-марганцева батарея. Отримано з: micro.magnet.fsu.edu