Alkaliske batterikomponenter, drift og anvendelser

den alkalisk batteri det er et batteri, hvor pH'et af dets elektrolytiske sammensætning er grundlæggende. Dette er den vigtigste forskel mellem dette batteri og mange andre, hvor dets elektrolytter er sure. som det er tilfældet med zink-carbon batterier, der bruger NH salte₄Cl eller endda koncentreret svovlsyre i bilbatterier.

Det er også en tørcelle, da de grundlæggende elektrolytter er i form af en pasta med en lav procentdel af fugtighed; men nok til at tillade en migrering af de deltagende ioner i de kemiske reaktioner mod elektroderne og således afslutte elektronkretsen.

På billedet ovenfor har du et 9V Duracell batteri, et af de mest kendte eksempler på alkaliske batterier. Jo større stakken er, desto længere levetid og arbejdskapacitet (især hvis de er bestemt til enheder, der bruger meget energi). For små enheder er der AA og AAA batterier til rådighed.

En anden forskel er, bortset fra pH-værdien i dets elektrolytiske sammensætning, at det genopladeligt eller ej, de normalt holder længere end syre batterier.

indeks

• 1 Komponenter af det alkaliske batteri
  • 1.1 Grundlæggende elektrolytter
• 2 drift
  • 2.1 Genopladelige batterier
• 3 anvendelser
• 4 referencer

Komponenter af det alkaliske batteri

I zink-carbon-bunken er der to elektroder: et zink og det andet grafitiske carbon. I sin "grundlæggende version" består en af ​​elektroderne i stedet for at være grafit, af manganoxid (IV), MnO₂ blandet med grafit.

Overfladen af ​​begge elektroder forbruges og belægges med de faste stoffer, der er resultatet af reaktionerne.

Også i stedet for en tin med en homogen zinkoverflade som en beholder til cellen er der en række compact disks (topbillede).

En stang af MnO ligger i midten af ​​alle diske₂, i den øvre ende der udstikker en isolerende vaskemaskine og markerer batteriets positive terminal (katode).

Bemærk, at diskene er dækket af et porøst lag og et metallisk lag; sidstnævnte kunne også være en tynd plastfilm.

Basen af ​​bunken udgør i den negative terminal, hvor zinket oxiderer og frigiver elektronerne; men disse har brug for et eksternt kredsløb for at nå toppen af ​​bunken, dens positive terminal.

Zinkoverfladen er ikke glat, som det er tilfældet med Leclanché-celler, men groft; det vil sige, de har mange porer og et stort overfladeareal, der øger pælens aktivitet.

Grundlæggende elektrolytter

Formen og strukturen på batterierne ændres alt efter type og design. Imidlertid har alle alkaliske batterier til fælles en basisk pH i deres elektrolytiske sammensætning, hvilket skyldes tilsætning af NaOH eller KOH til pastablandingen.

Faktisk er de OH-ioner^- dem, der deltager i de ansvarlige reaktioner af den elektriske energi, som disse objekter bidrager med.

drift

Når alkalisk batteri er blevet tilsluttet til apparatet og antændt, reagerer zinket straks med OH^- af pastaen:

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

De 2 elektroner frigivet ved oxidationen af ​​zinkrejsen til det eksterne kredsløb, hvor de har ansvaret for den elektroniske mekanisme af artefakten..

Derefter vender de tilbage til bunken gennem den positive (+) terminal, katoden; det vil sige, de går gennem MnO-elektroden₂-grafit. Da pastaen har en vis luftfugtighed, finder den følgende reaktion sted:

2MnO₂(s) + 2H₂O (1) + 2e^- => 2MnO (OH) (s) + 2OH^-(Aq)

Nu MnO₂ Elektronerne i Zn reduceres eller opnås. Det er af denne grund, at denne terminal svarer til katoden, hvilket er hvor reduktionen sker.

Bemærk at OH^- det regenererer ved afslutningen af ​​cyklussen for at genstarte oxidationen af ​​Zn; Med andre ord diffunderer de midt i pastaen, indtil de kommer i kontakt igen med det pulveriserede zink.

Der dannes heller ikke gasformige produkter, som det er tilfældet med zink-carbon-batteriet, hvor NH er dannet₃ og H₂.

Der vil komme et punkt, hvor hele overfladen af ​​elektroden vil blive dækket af de faste stoffer af Zn (OH)₂ og MnO (OH), der afslutter batteriets brugstid.

Genopladelige batterier

Det beskrevne alkaliske batteri er ikke genopladeligt, så en gang "død" er der ingen måde at bruge den igen. Dette er ikke tilfældet med genopladelige, der er karakteriseret ved reversibel reaktion.

For at omdanne produkterne til reagenser skal en elektrisk strøm påføres i modsat retning (ikke fra anoden til katoden, men fra katoden til anoden).

Et eksempel på et genopladeligt alkalisk batteri er NiMH. Dette består af en NiOOH-anode, som mister elektroner, der er rettet til nikkelhydridkatoden. Når batteriet er brugt, er det afladet, og det er her, hvor den velkendte sætning "oplad batteriet" kommer fra..

Således kan det genoplades hundreder af gange efter behov tiden kan imidlertid ikke fuldstændig vendes, og de oprindelige betingelser nås (hvilket ville være unaturligt).

Det kan heller ikke genoplades på en vilkårlig måde: De retningslinjer, som fabrikanten anbefaler, skal følges.

Derfor går disse batterier fortere eller senere om og taber deres effektivitet. Det har dog den fordel, at man ikke er hurtig bortskaffelig, hvilket bidrager mindre til forurening.

Andre genopladelige batterier er nikkel-cadmium og lithium batterier.

applikationer

Nogle varianter af alkaliske batterier er så små, at de kan bruges i ure, fjernbetjeninger, ure, radioer, legetøj, computere, konsoller, lygter osv. Andre er større end en figur af en Star Wars klon.

Faktisk er det på markedet, der dominerer over andre typer batterier (i hvert fald til brug i hjemmet). De varer længere og producerer mere el end konventionelle Leclanché batterier.

Selv om zink-manganbatteriet ikke indeholder giftige stoffer, åbner andre batterier, såsom kviksølv, en debat om dens mulige indvirkning på miljøet.

På den anden side fungerer alkaliske batterier meget godt over en lang række temperaturer; kan endda arbejde under 0 ° C, så de er en god kilde til elektrisk strøm til de enheder, der er omgivet af is.

referencer

1. Shiver & Atkins. (2008). Uorganisk kemi (Fjerde udgave). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8. udgave). CENGAGE Learning.
3. Bobby. (10. maj 2014). Lær mere om mest afhængige alkaliske batterier. Hentet fra: upsbatterycenter.com
4. Duracell. (2018). Ofte stillede spørgsmål: videnskab. Gendannet fra: duracell.mx
5. Boyer, Timothy. (19. april 2018). Hvad er forskellen mellem 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