Tørkcellestruktur og drift

en tørrcelle det er et batteri hvis elektrolytisk medium består av en pasta og ikke en løsning. Denne pastaen har imidlertid et visst fuktighetsnivå, og av disse grunnene er det ikke strengt tørt.

Den lille mengden vann er nok for ioner å bevege seg, og derfor strømmen av elektroner inne i haugen.

Dens enorme fordel over de første våte stablene er at siden det er en elektrolytisk pasta, kan innholdet ikke spylles ut; noe som skjedde med våte batterier, som var mer farlig og delikat enn sine tørre motstykker. Gitt det umulige av utslipp, finner den tørre cellen bruk i antall bærbare og mobile enheter.

På bildet ovenfor har du et tørt sink-karbon batteri. Mer presist er det en moderne versjon av Georges Leclanché-stakken. Av alt er det den vanligste og kanskje den enkleste.

Disse enhetene representerer en energi komfort på grunn av å ha i lommen kjemisk energi som kan forvandles til elektrisitet; og på denne måten er ikke avhengig av strømmen eller strømmen fra de store kraftverkene og dens store nettverk av tårn og kabler.

index

• 1 Tørkcellestruktur
  • 1.1 Elektroder
  • 1.2 terminaler
  • 1.3 Sand og voks
• 2 drift
  • 2.1 Oksidasjon av sinkelektroden
  • 2.2 Reduksjon av ammoniumklorid
  • 2.3 Last ned
• 3 referanser

Tørkcellestruktur

Hva er strukturen i en tørrcelle? På bildet kan du se omslaget, noe som ikke er mer enn en polymerfilm, stål og de to terminaler hvis isolerende skiver stikker ut fra fronten.

Dette er imidlertid bare dets ytre utseende; I interiøret ligger de viktigste delene, som sikrer at de fungerer tilfredsstillende.

Hver tørrcelle vil ha sine egne egenskaper, men bare zink-karbonbatteriet vil bli vurdert, hvorfra en generell struktur for alle andre batterier kan skematiseres..

Batteriet på to eller flere batterier forstås som et batteri, og sistnevnte er voltaiske celler, slik det vil bli forklart i en neste del.

elektroder

Den interne strukturen til et sink-karbonbatteri er vist i det øvre bildet. Uansett hva den voltaiske cellen er, bør det alltid være (vanligvis) to elektroder: en hvorfra elektronene slippes ut, og en annen som mottar dem.

Elektrodene er ledende materialer av elektrisitet, og for å være nåværende, må begge ha forskjellige elektronegativiteter.

For eksempel er sinken, den hvite tinn som omslutter batteriet, hvor elektronene går til den elektriske kretsen (enheten) der den forbinder.

På den annen side er i hele mediet grafittkarbonelektroden; også nedsenket i en pasta bestående av NH₄Cl, ZnCl₂ og MnO₂.

Denne elektroden er den som mottar elektronene, og legger merke til at den har symbolet '+', som betyr at det er den positive terminalen på batteriet.

terminaler

Som sett over grafittstaven i bildet, er det den positive elektriske terminalen; og under, fra den indre sinkburken hvorfra elektronene flyter, den negative terminalen.

Det er derfor batteriene har '+' eller '-' merkene for å indikere riktig måte å koble dem til enheten og dermed tillate det å slå på.

Sand og voks

Selv om det ikke er vist, er pastaen beskyttet av en polstringsand og en vokstetning som forhindrer det i å spyle eller komme i kontakt med stålet ved mindre mekaniske påvirkninger eller agitasjon..

drift

Hvordan virker en tørrcelle? Til å begynne med er det en voltaisk celle, det vil si det genererer elektrisitet fra kjemiske reaksjoner. Derfor forekommer redoksreaksjoner innenfor hauger, hvor arter øker eller taper elektroner.

Elektrodene fungerer som en overflate som letter og tillater utvikling av disse reaksjonene. Avhengig av deres belastning kan oksidasjon eller reduksjon av arten forekomme.

For bedre å forstå dette, vil vi bare forklare de kjemiske aspektene som sink-karbon-bunken omslutter.

Oksidasjon av sinkelektroden

Så snart den elektroniske enheten er slått på, vil batteriet frigjøre elektroner ved å oksidere sinkelektroden. Dette kan representeres av følgende kjemiske ligning:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Hvis det er mye Zn²⁺ rundt metallet, vil en positiv ladningspolarisasjon oppstå, så det vil ikke bli ytterligere oksidasjon. Derfor er Zn²⁺ må diffusere gjennom pastaen til katoden, hvor elektronene kommer tilbake.

Elektronene når de har aktivert gjenstanden, går de tilbake til den andre elektroden: grafitten, for å finne noen kjemiske arter "venter på det".

Reduksjon av ammoniumklorid

Som nevnt ovenfor er det i pastaen NH₄Cl og MnO₂, stoffer som setter pH-verdien surt. Så snart elektronene går inn, vil følgende reaksjoner oppstå:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

De to produktene, ammoniakk og molekylært hydrogen, NH₃ og H₂, de er gasser, og kan derfor "oppblåse" haugen hvis de ikke gjennomgår andre transformasjoner; som for eksempel følgende to:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Merk at ammonium ble redusert (oppnådd elektroner) for å bli NH₃. Deretter ble disse gassene nøytralisert av de andre komponentene i pastaen.

Komplekset [Zn (NH₃)₄]²⁺ forenkler diffusjonen av Zn-ioner²⁺ mot katoden og dermed forhindre at batteriet "stopper".

Den eksterne kretsen av enheten fungerer som en bro for elektroner; ellers ville det aldri være en direkte forbindelse mellom sinkburken og grafittelektroden. I bildet av strukturen vil kretsen komme til å representere det svarte kablet.

utladning

Tørre batterier har mange varianter, størrelser og arbeidsspenninger. Noen av dem er ikke oppladbare (primære voltaiske celler), mens andre er (sekundære voltaiske celler).

Zink-carbon-batteriet har en arbeidsspenning på 1,5V. Deres former endres avhengig av deres elektroder og sammensetningen av deres elektrolytter.

Det kommer et punkt der all elektrolytt har reagert, og uansett hvor mye sink oksyderes, vil det ikke være noen arter som mottar elektronene og fremmer frigjøringen deres.

I tillegg kan det være tilfellet hvor de dannede gassene ikke lenger er nøytraliserte og forblir under trykk inne i haugene.

Zink-carbon batterier, og andre som ikke er oppladbare, må resirkuleres; siden komponentene, spesielt hvis de er nikkelkadmium, er skadelige for miljøet ved å forurense jord og vann.

referanser

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kjemi (Fjerde utgave). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi. (8. utgave). CENGAGE Learning.
3. "Dry-Cell" -batteriet. Hentet fra: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10. desember 2014). Hva er et tørrbatteri? Hentet fra: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24. april 2017). Hvordan virker tørrecellebatterier? Sciencing. Hentet fra: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Batterier. Hentet fra: explainthatstuff.com.