Компоненты щелочных батарей, эксплуатация и использование



щелочная батарея это батарея, в которой pH ее электролитического состава является основным. В этом основное отличие этой батареи от многих других, где ее электролиты кислотные; как и в случае с цинк-углеродными батареями, которые используют соли NH4Cl или даже концентрированная серная кислота в автомобильных аккумуляторах.

Это также сухой элемент, так как основные электролиты находятся в форме пасты с низким процентом влажности; но достаточно, чтобы позволить миграцию участвующих ионов в химических реакциях к электродам, и, таким образом, завершить электронную цепь.

На изображении выше у вас есть батарея Duracell 9 В, один из самых известных примеров щелочных батарей. Чем больше стек, тем дольше его срок службы и работоспособность (особенно если они предназначены для устройств, которые потребляют много энергии). Для небольших устройств доступны батареи типа AA и AAA..

Другое отличие, помимо pH его электролитического состава, состоит в том, что, перезаряжаемые или нет, они обычно служат дольше, чем кислотные батареи..

индекс

  • 1 Компоненты щелочной батареи
    • 1.1 Основные электролиты
  • 2 Операция
    • 2.1 Аккумуляторы
  • 3 использования
  • 4 Ссылки

Компоненты щелочной батареи

В углеродно-цинковой куче есть два электрода: один цинковый, а другой графитовый углерод. В своем «базовом варианте» один из электродов вместо графита состоит из оксида марганца (IV), MnO2 смешанный с графитом.

Поверхность обоих электродов израсходована и покрыта твердыми веществами, образующимися в результате реакций..

Кроме того, вместо олова с однородной поверхностью цинка в качестве контейнера для ячейки, есть серия компакт-дисков (верхнее изображение).

Стержень MnO лежит в центре всех дисков2, на верхнем конце которой высовывается изолирующая шайба и отмечается положительный вывод (катод) батареи.

Обратите внимание, что диски покрыты пористым слоем и металлическим слоем; последний также может быть тонкой пластиковой пленкой.

Основание кучи составляет отрицательный конец, где цинк окисляет и выпускает электроны; но они нуждаются во внешней цепи, чтобы достигнуть вершины груды, ее положительного терминала.

Поверхность цинка не гладкая, как в случае с клетками Лекланша, но шероховатая; то есть они имеют много пор и большую площадь поверхности, которые увеличивают активность сваи.

Основные электролиты

Форма и структура батарей меняются в зависимости от типа и конструкции. Однако все щелочные батареи имеют общий pH своего электролитического состава, что связано с добавлением NaOH или KOH к пастообразной смеси..

На самом деле это ионы ОН- те, которые участвуют в ответственных реакциях электрической энергии, вносимой этими объектами.

операция

Когда щелочная батарея подключена к устройству и зажжена, цинк немедленно вступает в реакцию с OH- макаронных изделий:

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

Эти 2 электрона, высвобождаемые в результате окисления цинка, перемещаются во внешнюю цепь, где они отвечают за электронный механизм артефакта..

Затем они возвращаются в кучу через положительный (+) вывод, катод; то есть они проходят через электрод MnO2-графит. Поскольку паста имеет определенную влажность, происходит следующая реакция:

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

Теперь MnO2 Электроны в Zn восстанавливаются или приобретаются. Именно по этой причине этот терминал соответствует катоду, где происходит восстановление.

Обратите внимание, что ОН- он регенерирует в конце цикла, чтобы возобновить окисление Zn; другими словами, они диффундируют в середине пасты, пока они снова не вступят в контакт с порошкообразным цинком.

Кроме того, газообразные продукты не образуются, как в случае с цинкоуглеродной батареей, в которой образуется NH3 и H2.

Наступит момент, когда вся поверхность электрода будет покрыта твердыми частицами Zn (OH).2 и MnO (OH), заканчивая срок полезного использования батареи.

Аккумуляторы

Описанная щелочная батарея не является перезаряжаемой, поэтому после ее разряда ее невозможно будет использовать снова. Это не относится к перезаряжаемым, которые характеризуются наличием обратимых реакций.

Чтобы обратить продукты к реагентам, электрический ток должен быть приложен в противоположном направлении (не от анода к катоду, а от катода к аноду).

Примером перезаряжаемой щелочной батареи является NiMH. Он состоит из анода NiOOH, который теряет электроны, направленные на катод гидрида никеля. Когда батарея используется, она разряжается, и отсюда происходит знакомая фраза «зарядите батарею»..

Таким образом, его можно заряжать сотни раз по мере необходимости; однако время не может быть полностью изменено, и исходные условия достигнуты (что было бы неестественно).

Кроме того, он не может быть перезаряжен произвольно: необходимо соблюдать рекомендации, рекомендованные производителем..

Поэтому рано или поздно эти батареи тоже погибают и теряют свою эффективность. Тем не менее, его преимущество заключается в том, что его нельзя быстро утилизировать, что способствует снижению загрязнения..

Другими аккумуляторными батареями являются никель-кадмиевые и литиевые батареи..

приложений

Некоторые варианты щелочных батарей настолько малы, что их можно использовать в часах, пультах дистанционного управления, часах, радиоприемниках, игрушках, компьютерах, консолях, фонариках и т. Д. Другие, больше чем фигурка клона Звездных войн.

Фактически, на рынке это те, которые преобладают над другими типами батарей (по крайней мере, для домашнего использования). Они служат дольше и генерируют больше электроэнергии, чем обычные батареи Leclanché.

Хотя цинково-марганцевая батарея не содержит токсичных веществ, другие батареи, такие как ртуть, открывают дискуссию о ее возможном воздействии на окружающую среду..

С другой стороны, щелочные батареи очень хорошо работают в широком диапазоне температур; может даже работать при температуре ниже 0 ° C, поэтому они являются хорошим источником электроэнергии для тех устройств, которые окружены льдом.

ссылки

  1. Дрожь и Аткинс. (2008). Неорганическая химия (Четвертое издание). Mc Graw Hill.
  2. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Learning.
  3. Бобби. (10 мая 2014 г.) Узнайте больше о самых надежных щелочных батареях. Получено с: upsbatterycenter.com
  4. Duracell. (2018). Часто задаваемые вопросы: наука. Восстановлено от: duracell.mx
  5. Бойер, Тимоти. (19 апреля 2018 г.) В чем разница между щелочными и не щелочными батареями? Sciencing. Получено от: sciencing.com
  6. Майкл У. Дэвидсон и Университет штата Флорида. (2018). Щелочно-марганцевая батарея. Получено от: micro.magnet.fsu.edu