Tørcelle struktur og drift

en tørcelle det er et batteri, hvis elektrolytiske medium består af en pasta og ikke en opløsning. Denne pasta har dog en vis luftfugtighed, og af disse grunde er det ikke strengt tørt.

Den lille mængde vand er nok til, at ionerne bevæger sig, og derfor strømmen af ​​elektroner inde i bunken.

Dens enorme fordel over de første våde bunker er, at da det er en elektrolytisk pasta, kan indholdet ikke spildes; noget der skete med våde batterier, som var mere farlige og sarte end deres tørre modstykker. I betragtning af umuligheden af ​​spild, finder tørcellen anvendelse i antal bærbare og mobile enheder.

På billedet ovenfor har du et tørt zink-carbon batteri. Mere præcist er det en moderne version af Georges Leclanché-stakken. Det er den mest almindelige og måske den enkleste.

Disse enheder repræsenterer en energi komfort på grund af at have i din lomme kemisk energi, der kan omdannes til elektricitet; og på denne måde afhænger ikke af strømmen eller strømmen fra de store kraftværker og dens store netværk af tårne ​​og kabler.

indeks

• 1 Tørcelle struktur
  • 1.1 elektroder
  • 1.2 Terminaler
  • 1.3 Sand og voks
• 2 drift
  • 2.1 Oxidering af zinkelektroden
  • 2.2 Reduktion af ammoniumchlorid
  • 2.3 Download
• 3 referencer

Tørcellestruktur

Hvad er strukturen af ​​en tørcelle? På billedet kan du se dækslet, som ikke er mere end en polymerfilm, stål og de to terminaler, hvis isolerende skiver stikker ud fra forsiden.

Dette er dog kun dets ydre udseende; I sit indre ligger de vigtigste dele, som sikrer, at den fungerer korrekt.

Hver tørcelle har sine egne egenskaber, men kun zink-carbon-batteriet vil blive overvejet, hvorfra en generel struktur for alle andre batterier kan skematiseres..

Batteriet af to eller flere batterier forstås som et batteri, og sidstnævnte er voltaiske celler, som det vil blive forklaret i et næste afsnit.

elektroder

Den interne struktur af et zink-carbon batteri er vist i det øverste billede. Uanset hvad den voltaiske celle er, skal der altid være (normalt) to elektroder: en, hvorfra elektroner frigives, og en anden, der modtager dem.

Elektroderne er ledende materialer af elektricitet, og for at være aktuelle skal begge have forskellige elektronegativiteter.

For eksempel er den zink, hvide tin, der omslutter batteriet, hvor elektronerne afgår til det elektriske kredsløb (enheden), hvor den forbinder.

På den anden side er i hele mediet grafitkolelektroden; også nedsænket i en pasta sammensat af NH₄Cl, ZnCl₂ og MnO₂.

Denne elektrode er den, der modtager elektronerne, og bemærker, at den har symbolet '+', hvilket betyder at det er den positive terminal på batteriet.

terminaler

Som set over grafitstangen i billedet er der den positive elektriske terminal; og nedenunder, fra den interne zinkkasse, hvorfra elektronerne strømmer, den negative terminal.

Derfor bærer batterierne '+' eller '-' mærker for at angive den korrekte måde at forbinde dem på enheden og dermed lade den tænde.

Sand og voks

Selvom det ikke er vist, er pastaen beskyttet af et polstringssand og en voksforsegling, der forhindrer det i at spyle eller komme i kontakt med stålet i tilfælde af mindre mekaniske påvirkninger eller omrøring..

drift

Hvordan virker en tørcelle? Til at begynde med er det en voltaisk celle, det vil sige, det genererer elektricitet fra kemiske reaktioner. Derfor forekommer redox reaktioner inden for bunker, hvor arter vinder eller taber elektroner.

Elektroderne tjener som en overflade, som letter og muliggør udviklingen af ​​disse reaktioner. Afhængig af deres belastninger kan oxidation eller reduktion af arten forekomme.

For bedre at forstå dette, vil vi kun forklare de kemiske aspekter, som zink-carbon bunken omslutter.

Oxidation af zinkelektroden

Så snart den elektroniske enhed er tændt, vil batteriet frigive elektroner ved at oxidere zinkelektroden. Dette kan repræsenteres ved følgende kemiske ligning:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Hvis der er meget Zn²⁺ Omkring metallet vil der opstå en positiv ladningspolarisation, så der vil ikke være nogen yderligere oxidation. Derfor er Zn²⁺ skal diffunde gennem pastaen til katoden, hvor elektronerne vender tilbage.

Elektronerne, når de har aktiveret artefagen, vender de tilbage til den anden elektrode: grafitten, for at finde nogle kemiske arter "venter på det".

Reduktion af ammoniumchlorid

Som nævnt ovenfor er der i pastaen NH₄Cl og MnO₂, stoffer, der ændrer deres pH sure. Så snart elektronerne indtaster, vil følgende reaktioner forekomme:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

De to produkter, ammoniak og molekylær hydrogen, NH₃ og H₂, de er gasser, og kan derfor "puste" bunken, hvis de ikke undergår andre transformationer; som for eksempel følgende to:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Bemærk at ammonium blev reduceret (opnået elektroner) for at blive NH₃. Dernæst blev disse gasser neutraliseret af pastaens øvrige bestanddele.

Komplekset [Zn (NH₃)₄]²⁺ letter diffusionen af ​​Zn-ioner²⁺ mod katoden og dermed forhindre batteriet i at "stoppe".

Apparatets ydre kredsløb fungerer som en bro til elektroner; ellers ville der aldrig være en direkte forbindelse mellem zinkbeholderen og grafitelektroden. I billedet af strukturen ville kredsløbet komme til at repræsentere det sorte kabel.

udledning

Tørre batterier har mange varianter, størrelser og arbejdsspændinger. Nogle af dem er ikke genopladelige (primære voltaic celler), mens andre er (sekundære voltaic celler).

Zink-carbon-batteriet har en arbejdsspænding på 1,5V. Deres former ændres afhængigt af deres elektroder og sammensætningen af ​​deres elektrolytter.

Der vil komme et punkt, hvor al elektrolytten har reageret, og uanset hvor meget zink der oxideres, vil der ikke være nogen arter, der modtager elektronerne og fremmer deres frigivelse.

Derudover kan det være tilfældet, hvor de dannede gasser ikke længere er neutraliserede og forbliver under tryk inde i bunkerne.

Zink-carbon batterier og andre, der ikke er genopladelige, skal genbruges; da dets komponenter, især hvis de er nikkel-cadmium, er skadelige for miljøet ved at forurene jord og vand.

referencer

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