Alkalna baterija

Alkalna baterija uporablja kalijev hidroksid kot elektrolit za proizvodnjo energije

Kaj je alkalna baterija?

A Alkalna baterija To je baterija, ki pridobiva svojo energijo iz kemijske oksidacijske reakcije med cinkom (katodo) in manganovim dioksidom (anoda) in kot elektrolit uporablja kalijev hidroksid. Medij je osnoven, zato se imenuje "alkalna".

To je glavna razlika med tem kupom in mnogimi drugimi, kjer so njegovi elektroliti kisline, kot je to pri cinkovih ogljikovih baterijah, ki uporabljajo NH soli₄CL ali celo žveplova kislina, koncentrirana v avtomobilskih baterijah.

Je tudi suha baterija, saj so osnovni elektroliti v obliki testenin z nizkim odstotkom vlage, vendar zadostujejo, da omogočimo migracijo ionov, ki sodelujejo v kemičnih reakcijah na elektrode, in s tem dopolnite elektronsko vezje.

Večji kot je kup, večja je življenjska in delovna sposobnost (še posebej, če so namenjeni artefaktom, ki porabijo veliko energije). Za majhne artefakte imate baterije AA in AAA.

Druga razlika, razen pH njegove elektrolitske sestave, je, da polnijo ali ne, običajno trajajo dlje kot kisle baterije.

Komponente alkalne baterije

V bateriji cinkovega ogljika sta dve elektrodi: en cink in drugi grafični ogljik. V svoji "osnovni različici" je ena od elektrod namesto grafita sestavljena iz manganovega oksida (iv), rudnik₂, pomešano z grafitom.

Površina obeh elektrod se porabi in prevleče s trdnimi snovmi, ki so posledica reakcij.

Notranjost alkalne baterije. Vir: Wikimedia Commons

Tudi namesto pločevinke s homogeno cinkovo ​​površino kot celično posodo obstaja vrsta kompaktnih diskov (vrhunska slika).

Vam lahko služi: kristalne trdne snovi: struktura, lastnosti, vrste, primeri

V središču vseh diskov leži Mno Rod₂, Na zgornjem koncu stoji izolacijska podložka in označuje pozitiven terminal (katoda) sklada.

Diski so pokriti s porozno in kovinsko plastjo, slednji je lahko tudi tanek plastični film.

Osnova baterije predstavlja negativni terminal, kjer cink oksidira in sprošča elektrone. Toda ti potrebujejo zunanje vezje, da dosežejo vrh baterije, njegov pozitiven terminal.

Površina cinka ni gladka, kot je to primer pri LeClanchéjevih celicah, vendar grobo. To pomeni, da predstavljajo veliko pore in veliko površinsko območje, ki povečujejo aktivnost baterije.

Osnovni elektroliti

Oblika in struktura baterij se spreminjata glede na vrsto in zasnovo. Vendar imajo vse alkalne baterije skupno osnovni pH njihove elektrolitske sestave, kar je posledica dodajanja NaOH ali KOH v pastovsko mešanico.

Pravzaprav so OH ioni^- Tisti, ki sodelujejo v reakcijah, ki so odgovorni za elektriko, ki jo prispevajo ti predmeti.

Kako deluje alkalna baterija?

Ko se alkalna baterija poveže z artefaktom in se vklopi, cink takoj reagira z OH^- testenin:

Zn (s) + 2OH^-(AC) => Zn (OH)₂(s) + 2e^-

Dva elektrona, ki jih sprosti cinkova oksidacija, potujeta v zunanje vezje, kjer sta odgovorna za dajanje elektronskega mehanizma artefakta.

Nato se vrnejo v baterijo skozi pozitiven terminal (+), katodo, torej potujejo po elektrodi MNO₂-grafit. Ker imajo testenine določeno vlažnost, poteka naslednja reakcija:

Lahko vam služi: kalkogeni ali amfumos

2mn₂(s) + 2h₂Ali (l) + 2e^- => 2mn (OH) (s) + 2OH^-(AC)

Zdaj MNO₂ Zn elektroni se zmanjšajo ali osvojijo. Zaradi tega ta terminal ustreza katodi, kjer se zmanjšanje zgodi.

Oh^- Na koncu cikla se regenerira za začetek oksidacije Zn. Z drugimi besedami, širijo se sredi testenin, dokler spet ne stopijo v stik s cinkom v prahu.

Prav tako se tvorijo plinasti izdelki, kot je to primer pri cinkovem ogljiku, kjer nastaja NH₃ in h₂.

Prispela bo točka, kjer bodo celotna površina elektrode pokrita s trdnimi snovmi Zn (OH)₂ in Mno (OH), ki konča koristno življenjsko dobo.

Popolnite baterije

Opisana alkalna baterija ni ponovno polnjena, zato ko "mrtva" ni mogoče več uporabiti. To je drugače pri polnilniku, za katere je značilno, da imajo reverzibilne reakcije.

Če želite izdelke obrniti v reagente, je treba električni tok uporabiti v nasprotni smeri (ne od anode do katode, ampak od katode do anode).

Primer polnilne alkalne baterije je NIMH. To je sestavljeno iz niooh anode, ki izgubi elektrone, ki gredo na katodo nikljevega hidrida. Ko se uporablja baterija in tu pride znana fraza "naloži baterijo".

Tako ga lahko po potrebi ponovno naložimo na stotine. Vendar časa ni mogoče popolnoma obrniti in doseči izvirnih pogojev (kar bi bilo nenaravno).

Prav tako ga ni mogoče napolniti na samovoljni način: upoštevati je treba smernice, ki jih priporoča proizvajalec.

Vam lahko služi: pentahidratni bakreni sulfat: struktura, lastnosti, uporabe

Zato tudi te baterije tudi te baterije propadejo in izgubijo svojo učinkovitost. Vendar ima prednost, da ni hitro za enkratno uporabo, kar manj prispeva k onesnaževanju.

Druge polnilne baterije so nikelj-kadmij in litij.

Uporaba alkalnih baterij

- Nekatere različice alkalnih baterij so tako majhne, ​​da jih je mogoče uporabiti v urah, daljinskih upravljalnikih, urah, radijih, igračah, računalnikih, konzolah, svetilkah itd. 

- Na trgu so to, ki prevladujejo nad drugimi vrstami baterij (vsaj za domače namene). Zdržijo dlje in proizvajajo več električne energije kot običajni piloti Leclanchéja.

- Delujejo zelo dobro v širokem temperaturnem območju, lahko celo delajo pod 0 ° C, zato so dober vir električne energije za te artefakte, ki so bili nadoknjeni.

Medtem ko cink-manganska baterija ne vsebuje strupenih snovi, druge baterije, na primer tiste iz živega srebra, odprejo razpravo o njihovem možnem vplivu na okolje.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Kemija. Cengage učenje.
2. Pogosto vprašanja: znanost. Okreval od Duracell -a.mx
3. Kakšna je razlika med alkalnimi in ne-alkalnimi baterijami? Okreval od znanstvenika.com
4. Alkalno-manganska baterija. Mikro opomogel.Magnet.Fsu.Edu