Komponen bateri, operasi dan kegunaan alkali



The bateri alkali ia adalah bateri di mana pH komposisi elektrolitiknya adalah asas. Ini adalah perbezaan utama antara bateri ini dan banyak yang lain di mana elektrolitnya berasid; seperti yang berlaku dengan bateri zink-carbon yang menggunakan garam NH4Cl, atau asid sulfurik yang tertumpu di dalam bateri kereta.

Ia juga merupakan sel kering, kerana elektrolit asas dalam bentuk pes dengan peratusan rendah kelembapan; tetapi cukup untuk membenarkan penghijrahan ion yang terlibat dalam tindak balas kimia ke arah elektrod, dan dengan itu, lekas litar elektron.

Dalam imej di atas anda mempunyai bateri 9V Duracell, salah satu contoh bateri alkali yang paling terkenal. Semakin besar timbunan, semakin lama masa hayatnya dan keupayaan kerja (terutama jika mereka ditakdirkan untuk peranti yang menggunakan banyak tenaga). Untuk peranti kecil, bateri AA dan AAA tersedia.

Satu lagi perbezaan, selain dari pH komposisi elektrolisisnya, adalah, boleh dicas semula atau tidak, mereka biasanya bertahan lebih lama daripada bateri asid.

Indeks

  • 1 Komponen bateri alkali
    • 1.1 Elektrolit asas
  • 2 Operasi
    • 2.1 Bateri boleh dicas semula
  • 3 Kegunaan
  • 4 Rujukan

Komponen bateri alkali

Dalam timbunan zink-carbon, terdapat dua elektrod: satu zink, dan satu lagi karbon grafit. Dalam "versi asas" salah satu daripada elektrod bukan grafit, terdiri daripada mangan oksida (IV), MnO2 dicampur dengan grafit.

Permukaan kedua-dua elektrod dimakan dan disalut dengan pepejal yang terhasil daripada tindak balas.

Juga, bukannya timah dengan permukaan zink homogen sebagai wadah untuk sel, terdapat satu siri cakera padat (imej atas).

Satu batang MnO terletak di tengah semua cakera2, di bahagian atasnya yang menonjolkan mesin basuh penebat dan menandakan terminal positif (katod) bateri.

Ambil perhatian bahawa cakera ditutup dengan lapisan berliang dan lapisan logam; yang terakhir juga boleh menjadi filem plastik nipis.

Asas longgokan itu terletak di terminal negatif, di mana zink mengoksidakan dan melepaskan elektron; tetapi ini memerlukan litar luaran untuk mencapai bahagian atas longgokan, terminal positifnya.

Permukaan zink tidak lancar, seperti yang berlaku dengan sel Leclanché, tetapi kasar; iaitu, mereka mempunyai banyak liang dan kawasan permukaan yang besar yang meningkatkan aktiviti timbunan itu.

Elektrolit asas

Bentuk dan struktur bateri berubah mengikut jenis dan reka bentuk. Bagaimanapun, semua bateri alkali mempunyai persamaan pH asas komposisi elektrolit mereka, yang disebabkan oleh penambahan NaOH atau KOH kepada campuran pes.

Sebenarnya, mereka adalah ion OH- mereka yang mengambil bahagian dalam reaksi yang bertanggungjawab terhadap tenaga elektrik yang disumbangkan oleh objek-objek ini.

Operasi

Apabila bateri alkali disambungkan ke perkakas dan dinyalakan, zink segera bertindak balas dengan OH- daripada pasta:

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

2 elektron yang dikeluarkan oleh oksidasi perjalanan zink ke litar luaran, di mana mereka bertanggungjawab terhadap mekanisme elektronik artifak tersebut..

Kemudian, mereka kembali ke longgokan melalui terminal positif (+), katod; iaitu, mereka melalui elektrod MnO2-grafit. Oleh kerana pes mempunyai kelembapan tertentu, reaksi berikut berlaku:

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

Sekarang MnO2 Elektron di Zn dikurangkan atau diperolehi. Oleh sebab itu, terminal ini sepadan dengan katod, di mana pengurangan berlaku.

Perhatikan bahawa OH- ia menjana semula pada akhir kitaran untuk memulakan semula pengoksidaan Zn; dalam erti kata lain, mereka meresap di tengah-tengah pasta sehingga mereka kembali bersentuhan dengan zink serbuk.

Juga, produk gas tidak terbentuk, seperti halnya dengan bateri zink-carbon di mana NH dijana3 dan H2.

Akan datang satu titik di mana seluruh permukaan elektrod akan diliputi oleh pepejal Zn (OH)2 dan MnO (OH), menamatkan hayat berguna bateri.

Bateri boleh dicas semula

Bateri alkali yang digambarkan tidak boleh dicas semula, supaya sekali "mati" tidak ada cara untuk menggunakannya lagi. Ini tidak berlaku dengan yang boleh dicas semula, yang dicirikan oleh mempunyai tindak balas yang boleh diterbalikkan.

Untuk membalikkan produk kepada reagen, arus elektrik mesti digunakan dalam arah yang bertentangan (bukan dari anoda ke katod, tetapi dari katod ke anod).

Contoh bateri alkali yang boleh dicas semula ialah NiMH. Ini terdiri daripada anod NiOOH, yang kehilangan elektron yang diarahkan kepada katod hidrida nikel. Apabila bateri digunakan, ia dilepaskan, dan ini adalah di mana frasa biasa "mengecas bateri" berasal..

Oleh itu, ia boleh diulang ratusan kali, seperti yang diperlukan; Walau bagaimanapun, masa itu tidak boleh diterbalikkan sepenuhnya dan keadaan asal mencapai (yang akan menjadi tidak wajar).

Juga, ia tidak boleh dicas semula secara sewenang-wenangnya: garis panduan yang disyorkan oleh pengeluar mesti diikuti.

Itulah sebabnya lambat laun bateri ini juga binasa dan kehilangan keberkesanannya. Bagaimanapun, ia mempunyai kelebihan untuk tidak sekali pakai buang, menyumbang kurang kepada pencemaran.

Bateri lain yang boleh dicas semula adalah bateri nikel-kadmium dan litium.

Kegunaan

Sesetengah varian bateri alkali sangat kecil sehingga boleh digunakan dalam jam tangan, kawalan jauh, jam tangan, radio, mainan, komputer, konsol, senter, dll. Lain-lain, lebih besar daripada patung klon Star Wars.

Malah, di pasaran ini adalah orang-orang yang mendominasi lebih banyak jenis bateri (sekurang-kurangnya untuk kegunaan rumah). Mereka bertahan lebih lama dan menghasilkan lebih banyak tenaga elektrik daripada bateri Leclanché konvensional.

Walaupun bateri zink-mangan tidak mengandungi bahan toksik, bateri lain, seperti merkuri, membuka perdebatan tentang kesannya terhadap alam sekitar.

Sebaliknya, bateri alkali berfungsi dengan baik dalam pelbagai suhu; bahkan boleh bekerja di bawah 0 ° C, jadi mereka adalah sumber elektrik yang baik untuk peranti yang dikelilingi oleh ais.

Rujukan

  1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE.
  3. Bobby (10 Mei 2014). Ketahui Lebih Lanjut Mengenai Bateri Alkali Yang Paling Digemaskan. Diperolehi daripada: upsbatterycenter.com
  4. Duracell. (2018). Soalan yang kerap ditanya: sains. Pulih daripada: duracell.mx
  5. Boyer, Timothy. (19 April, 2018). Apakah Perbezaan Antara Bateri Alkali & Tanpa Alkali? Saintifik. Diperolehi daripada: sciencing.com
  6. Michael W. Davidson dan The Florida State University. (2018). Bateri Alkali-Mangan. Diperolehi daripada: micro.magnet.fsu.edu