Bateria alkaliczna

Akumulator alkaliczny wykorzystuje wodorotlenek potasu jako elektrolit do wytwarzania energii

Co to jest bateria alkaliczna?

A Bateria alkaliczna Jest to bateria, która uzyskuje energię z reakcji utleniania chemicznego między cynkiem (katodą) i dwutlenku manganu (anod), a ponieważ elektrolit wykorzystuje wodorotlenek potasu. Medium jest podstawowe, więc nazywa się go „alkalicznym”.

Jest to główna różnica między tym stosem a wieloma innymi, gdzie jego elektrolity są kwasami, podobnie jak w przypadku akumulatorów cynkowych, które używają soli NH₄CL, a nawet kwas siarkowy skoncentrowany w akumulatorach samochodowych.

Jest to również sucha bateria, ponieważ podstawowe elektrolity mają postać makaronu o niskim odsetku wilgoci, ale wystarczające, aby umożliwić migrację jonów uczestniczących w reakcjach chemicznych na elektrody, a tym samym uzupełnić obwód elektronów.

Im większy stos, tym większe jego życie i zdolności pracy (szczególnie jeśli są przeznaczone do artefaktów, które zużywają dużo energii). W przypadku małych artefaktów masz baterie AA i AAA.

Kolejną różnicą, oprócz pH jego składu elektrolitycznego, jest to, że ładne lub nie, zwykle trwają dłużej niż baterie kwaśne.

Alkaliczne komponenty baterii

W akumulatorze cynku-węglowym istnieją dwie elektrody: jeden cynk i drugi węgiel graficzny. W swojej „podstawowej wersji” jedna z elektrod, zamiast grafitu, składa się z tlenku manganu (iv), kopalnia₂, zmieszane z grafitem.

Powierzchnia obu elektrod jest spożywana i pokryta ciałami stałymi wynikającymi z reakcji.

Wnętrze baterii alkalicznej. Źródło: Wikimedia Commons

Ponadto, zamiast puszki o jednorodnej powierzchni cynku jako pojemnik na komórkę, istnieje seria tarcz kompaktowych (obraz doskonały).

Może ci służyć: krystaliczne ciałę stałe: struktura, właściwości, typy, przykłady

Na środku wszystkich dysków leży pręta MNO₂, Na którego górnym końcu stoi pralka izolacyjna i oznacza dodatni terminal (katoda) stosu.

Dyski są pokryte porowatą i metalową warstwą, ta ostatnia może być również cienką folią plastikową.

Podstawa akumulatora stanowi ujemny zacisk, w którym cynk utlenia się i uwalnia elektrony. Ale potrzebują one obwodu zewnętrznego, aby dotrzeć do górnej części baterii, jego dodatni terminal.

Powierzchnia cynku nie jest gładka, podobnie jak w przypadku komórek Leclanché, ale szorstka. Oznacza to, że przedstawiają wiele porów i duży powierzchowny obszar, który zwiększa aktywność baterii.

Podstawowe elektrolity

Forma i struktura baterii zmieniają się w zależności od rodzaju i konstrukcji. Jednak wszystkie akumulatory alkaliczne mają wspólne podstawowe pH ich składu elektrolitycznego, co jest spowodowane dodaniem NaOH lub KOH do pastowej mieszaniny.

Właściwie to jony^- Ci, którzy uczestniczą w reakcjach odpowiedzialnych za energię elektryczną, w której wkłada te obiekty.

Jak działa bateria alkaliczna?

Kiedy bateria alkaliczna połączyła się z artefaktem i włącza się, cynk natychmiast reaguje z OH^- makaronu:

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

2 elektrony uwalniane przez utlenianie cynku podróżują do obwodu zewnętrznego, gdzie są odpowiedzialne za podanie elektronicznego mechanizmu artefaktu.

Następnie wracają do baterii przez dodatni terminal (+), katodę, to znaczy przemieszczają elektrodę MNO₂-grafit. Ponieważ makaron ma pewną wilgotność, następuje następująca reakcja:

Może ci służyć: calcogeny lub amphumos

2mn₂(s) + 2h₂Lub (l) + 2e^- => 2mn (OH) (s) + 2OH^-(AC)

Teraz MNO₂ Elektrony Zn są zredukowane lub wygrane. Z tego powodu terminal ten odpowiada katodowi, w którym występuje redukcja.

OH^- Jest regenerowany na końcu cyklu, aby rozpocząć utlenianie Zn. Innymi słowy, rozprzestrzeniły się na środku makaronu, aż ponownie się kontaktują z sproszkowanym cynkiem.

Podobnie powstają produkty gazowe, podobnie jak w przypadku stosu cynku węglowego, gdzie generowany jest NH₃ i H₂.

Przybędzie punkt, w którym cała powierzchnia elektrody zostanie pokryta substancjami stałych Zn (OH)₂ i Mno (OH), kończąc okres użytkowania stosu.

Akumulatory

Opisana bateria alkaliczna nie jest ładowana, więc gdy „martwy” nie ma możliwości ponownego użycia. Jest to inaczej w przypadku ładowania, które charakteryzują się reakcjami odwracalnymi.

Aby odwrócić produkty do odczynników, prąd elektryczny należy zastosować w przeciwnym kierunku (nie z anody do katody, ale od katody do anody).

Przykładem akumulatora alkalicznego jest NIMH. Składa się z anody NioOH, która traci elektrony, które trafiają do katody wodnej niklu. Kiedy używana jest bateria i tutaj pojawia się znana fraza „załaduj akumulator”.

W ten sposób można go ponownie załadować setki razy, w razie potrzeby. Jednak czas nie można całkowicie odwrócić i osiągnąć pierwotne warunki (które byłyby nienaturalne).

Podobnie, nie można go naładować w dowolny sposób: należy przestrzegać wytycznych zalecanych przez producenta.

Może ci służyć: pentahydrate miedzi siarczan: struktura, właściwości, zastosowania

Dlatego prędzej czy później baterie te również giną i tracą swoją skuteczność. Jednak stanowi przewagę, że nie jest szybka, przyczyniając się do zanieczyszczenia.

Inne akumulatory to akumulatory to nikiel-kadm i lit.

Zastosowania baterii alkalicznych

- Niektóre warianty akumulatorów alkalicznych są tak małe, że można je używać w zegarkach, pilotach, zegarkach, radiotelefonach, zabawkach, komputerach, konsolach, latarkach itp. 

- Na rynku są te, które dominują nad innymi rodzajami baterii (przynajmniej do zastosowań krajowych). Trwają dłużej i generują więcej energii elektrycznej niż konwencjonalne stosy Leclanché.

- Działają bardzo dobrze w szerokim zakresie temperatur, mogą nawet działać poniżej 0 ° C, więc są dobrym źródłem energii elektrycznej dla tych artefaktów zakazanych lodem.

Podczas gdy bateria cynku-mangańska nie zawiera substancji toksycznych, inne akumulatory, na przykład Mercury, otwierają debatę na temat ich możliwego wpływu na środowisko.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008). Chemia. Cengage Learning.
2. Często pytania: nauka. Wyzdrowiał z Duracell.MX
3. Jaka jest różnica między akumulatorami alkalicznymi i niealkaliami? Odzyskane po nauce.com
4. Bateria alkaliczna-mangańska. Mikro odzyskało.Magnes.FSU.Edu