Структура и работа сухих клеток

 сухая клетка это батарея, электролитическая среда которой состоит из пасты, а не раствора. Эта паста, однако, имеет определенный уровень влажности, и по этим причинам не является строго сухой.

Небольшого количества воды достаточно для движения ионов и, следовательно, потока электронов внутри кучи.

Его огромное преимущество перед первыми мокрыми сваями состоит в том, что, поскольку это электролитическая паста, ее содержимое не может пролиться; что-то случилось с влажными батареями, которые были более опасными и деликатными, чем их сухие аналоги. Учитывая невозможность разлива, сухая камера находит применение в номерах портативных и мобильных устройств.

На изображении выше у вас есть сухая цинко-углеродная батарея. Точнее, это современная версия стека Georges Leclanché. Из всех, это самый распространенный и, возможно, самый простой.

Эти устройства представляют энергетический комфорт благодаря наличию в вашем кармане химической энергии, которая может быть преобразована в электричество; и таким образом, не зависит от тока или мощности, поставляемой крупными электростанциями и их обширной сетью опор и кабелей.

индекс

• 1 сухая клеточная структура
  • 1.1 Электроды
  • 1.2 Терминалы
  • 1.3 Песок и воск
• 2 Операция
  • 2.1 Окисление цинкового электрода
  • 2.2 Восстановление хлорида аммония
  • 2.3 Загрузить
• 3 Ссылки

Сухая клеточная структура

Какова структура сухой клетки? На изображении вы можете увидеть его крышку, которая представляет собой не что иное, как полимерную пленку, сталь и две клеммы, изоляционные шайбы которых выступают спереди..

Однако это только его внешний вид; в его интерьере лежат его самые важные части, которые обеспечивают его надлежащее функционирование.

Каждый сухой элемент будет иметь свои собственные характеристики, но будет рассматриваться только цинкоуглеродная батарея, из которой можно составить общую структуру для всех других батарей..

Под батареей из двух или более батарей понимается батарея, а последние представляют собой гальванические элементы, как будет объяснено в следующем разделе..

электроды

Внутренняя структура цинкоуглеродной батареи показана на верхнем изображении. Независимо от того, что представляет собой гальванический элемент, всегда должно быть (обычно) два электрода: один, из которого высвобождаются электроны, и другой, который их получает..

Электроды являются проводящими материалами электричества, и для того, чтобы существовал ток, оба должны иметь различную электроотрицательность.

Например, цинк, белое олово, которое окружает батарею, - это то место, где электроны уходят в электрическую цепь (устройство), где он соединяется..

С другой стороны, во всей среде находится графитовый углеродный электрод; также погружен в пасту из NH₄Cl, ZnCl₂ и MnO₂.

Этот электрод - тот, который принимает электроны, и обратите внимание, что у него есть символ «+», что означает, что это положительный вывод батареи.

терминалы

Как видно выше графитового стержня на изображении, есть положительный электрический терминал; и ниже, из внутренней банки цинка, из которой текут электроны, отрицательный конец.

Вот почему батареи имеют маркировку «+» или «-», чтобы указать правильный способ их подключения к устройству и, следовательно, разрешить его включение..

Песок и воск

Хотя это не показано, паста защищена амортизирующим песком и восковым уплотнением, которое предотвращает ее проливание или контакт со сталью в случае незначительных механических воздействий или взбалтывания..

операция

Как работает сухая клетка? Начнем с того, что это гальваническая ячейка, то есть она генерирует электричество в результате химических реакций. Следовательно, окислительно-восстановительные реакции происходят в кучах, где виды получают или теряют электроны.

Электроды служат в качестве поверхности, которая облегчает и позволяет развитию этих реакций. В зависимости от их нагрузки может происходить окисление или восстановление видов..

Чтобы лучше понять это, мы объясним только химические аспекты, которые заключает в себе цинково-углеродная свая.

Окисление цинкового электрода

Как только электронное устройство включено, батарея высвобождает электроны, окисляя цинковый электрод. Это может быть представлено следующим химическим уравнением:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Если Zn много²⁺ вокруг металла возникает положительная поляризация заряда, поэтому дальнейшее окисление не происходит. Следовательно, Zn²⁺ должен диффундировать через пасту к катоду, куда будут возвращаться электроны.

Электроны, как только они активируют артефакт, возвращаются на другой электрод: графитовый, чтобы найти некоторые химические вещества, «ожидающие его»..

Восстановление хлорида аммония

Как указано выше, в пасте есть NH₄Cl и MnO₂, вещества, которые превращают их pH кислотными. Как только электроны войдут, произойдут следующие реакции:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2НХ₃ + H₂

Два продукта, аммиак и молекулярный водород, NH₃ и H₂, они являются газами и, следовательно, могут «раздувать» кучу, если они не подвергаются другим преобразованиям; как например, следующие два:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Обратите внимание, что аммоний был восстановлен (приобрел электроны), чтобы стать NH₃. Затем эти газы были нейтрализованы другими компонентами пасты..

Комплекс [Zn (NH)₃)₄]²⁺ облегчает диффузию ионов Zn²⁺ к катоду и, таким образом, предотвращают «остановку» аккумулятора.

Внешняя цепь устройства выполняет функцию моста для электронов; в противном случае никогда не было бы прямой связи между цинковой банкой и графитовым электродом. В изображении структуры упомянутая схема будет представлять черный кабель.

разряд

Сухие батареи имеют много вариантов, размеров и рабочих напряжений. Некоторые из них не перезаряжаемые (первичные гальванические элементы), в то время как другие (вторичные гальванические элементы).

Цинково-углеродный аккумулятор имеет рабочее напряжение 1,5 В. Их форма меняется в зависимости от их электродов и состава их электролитов.

Наступит момент, когда весь электролит прореагировал, и независимо от того, сколько цинка окислено, не будет частиц, которые получают электроны и способствуют их высвобождению..

Кроме того, это может быть тот случай, когда образующиеся газы больше не нейтрализуются и остаются под давлением внутри свай.

Цинк-углеродные батареи и другие, которые не перезаряжаются, должны быть переработаны; поскольку его компоненты, особенно если они никель-кадмиевые, вредны для окружающей среды, загрязняя почвы и воды.

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. Аккумулятор "Сухой элемент". Получено от: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Хоффман С. (10 декабря 2014 г.). Что такое сухая батарея? Получено с: upsbatterycenter.com
5. Вид, Джеффри. (24 апреля 2017 г.) Как работают сухие батарейки? Sciencing. Получено от: sciencing.com
6. Вудфорд, Крис. (2016) Аккумуляторы. Получено от: объяснить.