Alkaliske batterikomponenter, drift og bruk



den alkalisk batteri det er et batteri hvor pH i sin elektrolytiske sammensetning er grunnleggende. Dette er den viktigste forskjellen mellom dette batteriet og mange andre hvor elektrolyttene er sure. som det er tilfelle med sink-karbonbatterier som bruker NH-salter4Cl, eller til og med konsentrert svovelsyre i bilbatterier.

Det er også en tørrcelle, siden de grunnleggende elektrolyttene er i form av en pasta med en lav prosent fuktighet; men nok til å tillate en migrasjon av de deltakende ioner i de kjemiske reaksjonene mot elektrodene, og dermed fullføre elektronkretsen.

På bildet ovenfor har du et 9V Duracell-batteri, et av de mest kjente eksemplene på alkaliske batterier. Jo større stabelen er, desto lengre levetid og arbeidskapasitet (spesielt hvis de er bestemt for enheter som bruker mye energi). For små enheter er AA og AAA batterier tilgjengelig.

En annen forskjell, bortsett fra pH i sin elektrolytiske sammensetning, er at, oppladbart eller ikke, varer de vanligvis lengre enn syrebatterier.

index

  • 1 Komponenter av alkalisk batteri
    • 1.1 Grunnleggende elektrolytter
  • 2 drift
    • 2.1 Oppladbare batterier
  • 3 bruksområder
  • 4 referanser

Komponenter av alkalisk batteri

I sink-karbonbunken er det to elektroder: en sink og den andre grafittkolonnen. I sin "grunnleggende versjon" er en av elektrodene i stedet for å være grafitt, består av manganoksyd (IV), MnO2 blandet med grafitt.

Overflaten på begge elektrodene blir konsumert og belagt med de faste stoffene som kommer fra reaksjonene.

I stedet for en tinn med en homogen sinkoverflate som en beholder for cellen, er det også en rekke kompakte plater (toppbilde).

En stang av MnO ligger i midten av alle plater2, ved den øvre enden som utstikker en isolerende vaskemaskin og markerer batteriets positive terminal (katode).

Merk at platene er dekket med et porøst lag og et metallisk lag; sistnevnte kan også være en tynn plastfilm.

Basen av haugen utgjør i den negative terminalen, hvor sinken oksyderer og frigjør elektronene; men disse trenger en ekstern krets for å nå toppen av haugen, dens positive terminal.

Zinkoverflaten er ikke jevn, slik det er tilfellet med Leclanché-celler, men grovt; det vil si at de har mange porer og et stort overflateareal som øker aktiviteten til haugen.

Grunnleggende elektrolytter

Formen og strukturen på batteriene endres i henhold til type og design. Imidlertid har alle alkaliske batterier til felles en grunnleggende pH i deres elektrolytiske sammensetning, hvilket skyldes tilsetning av NaOH eller KOH til pastablandingen.

Egentlig er de OH-ioner- de som deltar i de ansvarlige reaksjonene av den elektriske energien som bidrar med disse objektene.

drift

Når alkalisk batteriet er koblet til apparatet og antennes, reagerer sinket umiddelbart med OH- av pastaen:

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

De 2 elektronene som frigjøres ved oksidasjon av sinken, reiser til den eksterne kretsen, der de har ansvaret for den elektroniske mekanismen til gjenstanden..

Deretter går de tilbake til haugen gjennom den positive (+) terminalen, katoden; det vil si, de går gjennom MnO-elektroden2-grafitt. Siden pastaen har en viss fuktighet, finner følgende reaksjon sted:

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

Nå MnO2 Elektronene i Zn reduseres eller oppnås. Det er av denne grunn at denne terminalen tilsvarer katoden, som er hvor reduksjonen oppstår.

Legg merke til at OH- det regenererer på slutten av syklusen for å starte oksidasjonen av Zn på nytt; Med andre ord diffunderer de i midten av pastaen til de kommer i kontakt igjen med pulverisert sink.

Også gassformige produkter blir ikke dannet, slik det er tilfelle med sink-karbonbatteriet der NH genereres3 og H2.

Det kommer et punkt der hele overflaten av elektroden vil bli dekket av faststoffene i Zn (OH)2 og MnO (OH), og slutter batteriets brukstid.

Oppladbare batterier

Det alkaliske batteriet som er beskrevet, er ikke oppladbart, slik at det ikke er mulig å bruke det en gang til "død". Dette er ikke tilfelle med oppladbare, som er preget av reversible reaksjoner.

For å reversere produktene til reagenser må en elektrisk strøm påføres i motsatt retning (ikke fra anoden til katoden, men fra katoden til anoden).

Et eksempel på et oppladbart alkalisk batteri er NiMH. Dette består av en NiOOH-anode, som mister elektroner som er rettet til nikkelhydridkatoden. Når batteriet er brukt, blir det utladet, og det er her den kjente setningen "lade batteriet" kommer fra..

Dermed kan det lades opp hundrevis av ganger, etter behov. Tiden kan imidlertid ikke fullstendig reverseres og de opprinnelige forholdene nådde (som ville være unaturlig).

Det kan heller ikke lades opp på en vilkårlig måte: retningslinjene som anbefales av produsenten må følges.

Det er derfor før eller senere disse batteriene går fort og mister deres effektivitet. Det har imidlertid fordelen av ikke å være raskt disponibel, noe som bidrar mindre til forurensning.

Andre oppladbare batterier er nikkel-kadmium og litiumbatterier.

søknader

Noen varianter av alkaliske batterier er så små at de kan brukes i klokker, fjernkontroller, klokker, radioer, leker, datamaskiner, konsoller, lommelykter, etc. Andre, er større enn en figur av en Star Wars klon.

Faktisk er det i markedet de som dominerer over andre typer batterier (i hvert fall for hjemmebruk). De varer lenger og genererer mer strøm enn konvensjonelle Leclanché batterier.

Selv om sink-manganbatteriet ikke inneholder giftige stoffer, åpner andre batterier, for eksempel kvikksølv, en debatt om dens mulige innvirkning på miljøet.

På den annen side fungerer alkaliske batterier veldig bra over et bredt temperaturområde; kan til og med fungere under 0 ° C, så de er en god kilde til elektrisk kraft for de enhetene som er omgitt av is.

referanser

  1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning.
  3. Bobby. (10. mai 2014). Lær mer om mest pålitelige alkaliske batterier. Hentet fra: upsbatterycenter.com
  4. Duracell. (2018). Vanlige spørsmål: vitenskap. Gjenopprettet fra: duracell.mx
  5. Boyer, Timothy. (19. april 2018). Hva er forskjellen mellom alkaliske og ikke-alkaliske batterier? Sciencing. Hentet fra: sciencing.com
  6. Michael W. Davidson og Florida State University. (2018). Alkalisk-manganbatteriet. Hentet fra: micro.magnet.fsu.edu