Сухі клітинні структури і операції

Перший сухі клітини це акумулятор, електролітичне середовище якого складається з пасти, а не розчину. Ця паста, однак, має певний рівень вологості, і з цих причин не є сухим.

Малої кількості води достатньо для переміщення іонів і, отже, потоку електронів всередині купи.

Її величезна перевага перед першими мокрими палями полягає в тому, що оскільки вона є електролітичною пастою, її вміст не може бути пролито; щось, що відбувалося з вологими батареями, які були більш небезпечними та делікатними, ніж їхні сухі аналоги. Враховуючи неможливість розливів, сухі клітини знаходять застосування в номерах портативних і мобільних пристроїв.

На зображенні вище, ви маєте сухий цинк-вуглецевий акумулятор. Більш точно, це сучасна версія стека Жоржа Леклана. З усіх, це найпоширеніший і, можливо, найпростіший.

Ці пристрої являють собою енергетичний комфорт завдяки наявності в кишені хімічної енергії, яка може бути перетворена в електрику; і, таким чином, не залежати від струму або потужності, що поставляється великими електростанціями та її величезною мережею веж і кабелів.

Індекс

• 1 Сухі структури клітини
  • 1.1 Електроди
  • 1.2 Термінали
  • 1.3 Пісок і віск
• 2 Операція
  • 2.1 Окислення цинкового електрода
  • 2.2 Відновлення хлориду амонію
  • 2.3 Завантажити
• 3 Посилання

Сухі клітинні структури

Яка структура сухої клітини? На зображенні можна побачити його обкладинку, яка є не чим іншим, як полімерною плівкою, сталлю, і двома терміналами, у яких ізолюючі шайби виступають спереду.

Однак це лише його зовнішній вигляд; в її інтер'єрі лежать її найважливіші частини, які забезпечують її належне функціонування.

Кожна суха клітина буде мати свої особливості, але розглядатиметься тільки цинково-вуглецева батарея, з якої можна схематизувати загальну структуру для всіх інших акумуляторів..

Під батареєю двох або більше батарей розуміється батарея, а останній - вольтові елементи, як буде пояснено в наступному розділі.

Електроди

Внутрішня структура цинково-вуглецевої батареї показана на верхньому зображенні. Незалежно від того, що таке вольтова клітина, завжди повинні бути (звичайно) два електрода: той, з якого вивільняються електрони, і інший, який отримує їх..

Електроди є провідними матеріалами електрики, і для того, щоб бути струмом, обидва повинні мати різні електронегативності.

Наприклад, цинк, біла олово, що охоплює батарею, є місцем, де електрони відправляються в електричну схему (пристрій), де вона з'єднується.

З іншого боку, у всьому середовищі знаходиться графітовий вуглецевий електрод; також занурюють у пасту, що складається з NH₄Cl, ZnCl₂ і MnO₂.

Цей електрод є той, який приймає електрони, і помічає, що він має символ '+', що означає, що він є позитивним кінцем батареї..

Термінали

Як видно з графітового стрижня на зображенні, є позитивний електричний термінал; і нижче, з внутрішньої цинкової банки, з якої протікають електрони, негативний термінал.

Тому акумулятори мають позначки "+" або "-", щоб вказати правильний спосіб підключення їх до пристрою і, таким чином, дозволити йому включитися.

Пісок і віск

Хоча це не показано, паста захищена амортизуючим піском і восковим ущільненням, що запобігає розливанню або контакту зі сталлю в разі незначних механічних впливів або перемішування..

Операція

Як працює суха клітина? Почнемо з того, що це вольтова клітина, тобто генерує електрику від хімічних реакцій. Тому окислювально-відновні реакції відбуваються в купах, де види отримують або втрачають електрони.

Електроди служать поверхнею, що полегшує і дозволяє розвивати ці реакції. Залежно від їх навантажень може відбуватися окислення або відновлення виду.

Щоб краще зрозуміти це, ми пояснимо лише хімічні аспекти, які укладає цинково-вуглецева палі.

Окислення цинкового електрода

Як тільки електронний пристрій увімкнено, акумулятор вивільняє електрони окислюючи цинковий електрод. Це може бути представлено наступним хімічним рівнянням:

Zn => Zn²⁺ + 2е^--

Якщо є багато Zn²⁺ навколо металу відбудеться поляризація позитивного заряду, тому подальшого окислення не відбудеться. Тому Zn²⁺ повинні дифундувати через пасту на катод, де електрони повернуться.

Електрони, коли вони активують артефакт, повертаються на інший електрод: графітовий, щоб знайти деякі хімічні види, які "чекають на нього"..

Відновлення хлориду амонію

Як зазначено вище, в пасту є NH₄Cl і MnO₂, речовини, які перетворюють їх рН кислотні. Як тільки електрони увійдуть, відбудуться наступні реакції:

2NH₄⁺ + 2е^- => 2NH₃ + H₂

Два продукти, аміак і молекулярний водень, NH₃ і Н₂, вони - гази, і тому можуть "надувати" купу, якщо вони не зазнають інших перетворень; як наприклад, наступні два:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Зауважимо, що амоній був знижений (отримав електрони), щоб стати NH₃. Далі ці гази були нейтралізовані іншими компонентами пасти.

Комплекс [Zn (NH₃)₄]²⁺ полегшує дифузію іонів Zn²⁺ у напрямку до катода і таким чином запобігати "зупинці" акумулятора.

Зовнішній контур пристрою функціонує як міст для електронів; інакше між цинковим баком і графітовим електродом ніколи не буде прямого зв'язку. На зображенні структури згадана схема буде представляти чорний кабель.

Завантажити

Сухі батареї мають багато варіантів, розмірів і робочих напруг. Деякі з них не є акумуляторними (первинними вольтовими клітинами), інші - вторинними вольтовими клітинами..

Цинково-вуглецева батарея має робочу напругу 1,5 В. Їх форми змінюються залежно від їх електродів і складу їх електролітів.

Наступить момент, коли всі електроліти відреагували, і незалежно від того, наскільки окислюється цинк, не буде жодного виду, який б отримував електрони і не сприяв їх випуску..

Крім того, це може бути випадком, коли утворені гази більше не нейтралізуються і залишаються під тиском всередині палі.

Цинково-вуглецеві батареї та інші, які не є акумуляторами, повинні бути перероблені; оскільки його компоненти, особливо якщо вони є нікель-кадмієвими, шкідливі для навколишнього середовища шляхом забруднення ґрунтів і вод.

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. Акумулятор "Сухі клітини". Отримано з: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Хоффман С. (10 грудня 2014 року). Що таке сухі батареї? Отримано з: upsbatterycenter.com
5. Weed, Джеффрі. (24 квітня 2017 року). Як працюють сухі батареї? Наука. Отримано з: sciencing.com
6. Вудфорд, Кріс. (2016) Батареї. Отримано з: explainthatstuff.com.