Struktur sel kering dan operasi

Satu sel kering ia adalah bateri yang medium elektrolitiknya terdiri daripada tampal dan bukan penyelesaian. Pekat ini, bagaimanapun, mempunyai tahap kelembapan tertentu, dan atas sebab-sebab ini tidak terlalu kering.

Air kecil yang cukup untuk ion bergerak dan, oleh itu, aliran elektron di dalam longgokan.

Kelebihannya yang besar terhadap buasir basah pertama adalah kerana ia adalah tampalan elektrolitik, kandungannya tidak boleh ditumpahkan; sesuatu yang berlaku dengan bateri basah, yang lebih berbahaya dan halus daripada rekan kering mereka. Memandangkan tidak mustahil tumpahan, sel kering didapati menggunakan nombor mudah alih dan peranti mudah alih.

Dalam imej di atas anda mempunyai bateri zink-karbon kering. Lebih tepat lagi, ia adalah versi moden dari stesen Georges Leclanché. Dari semua, ia adalah yang paling biasa dan mungkin yang paling mudah.

Peranti ini mewakili keselesaan tenaga kerana mempunyai tenaga kimia poket anda yang boleh diubah menjadi tenaga elektrik; dan dengan cara ini, tidak bergantung kepada semasa atau kuasa yang dibekalkan oleh loji kuasa besar dan rangkaian menara dan kabelnya yang luas.

Indeks

• 1 Struktur sel kering
  • 1.1 Elektrod
  • 1.2 Terminal
  • 1.3 Pasir dan lilin
• 2 Operasi
  • 2.1 Pengoksidaan elektrod zink
  • 2.2 Pengurangan ammonium klorida
  • 2.3 Muat turun
• 3 Rujukan

Struktur sel kering

Apakah struktur sel kering? Dalam imej, anda dapat melihat penutupnya, yang tidak lebih daripada filem polimer, keluli, dan kedua-dua terminal yang menyembur pencucuh menonjol dari depan.

Walau bagaimanapun, ini hanya penampilan luarnya; di pedalamannya terletak pada bahagian-bahagian yang paling penting, yang memastikan berfungsi dengan baik.

Setiap sel kering akan mempunyai ciri-ciri sendiri, tetapi hanya bateri zink-carbon akan dipertimbangkan, dari mana struktur umum untuk semua bateri lain boleh dijangkakan..

Bateri dua atau lebih bateri difahami sebagai bateri, dan yang kedua adalah sel voltan, seperti yang akan dijelaskan dalam bahagian seterusnya.

Elektrod

Struktur dalaman bateri zink-carbon ditunjukkan pada imej atas. Tidak kira apa sel voltaik, mesti ada (biasanya) dua elektrod: satu dari mana elektron dilepaskan, dan satu lagi yang menerimanya.

Elektrod adalah bahan konduktif elektrik, dan untuk menjadi semasa, keduanya mesti mempunyai elektronegativiti yang berbeza.

Contohnya, zink, timah putih yang memasangkan bateri, di mana elektron berlepas ke litar elektrik (peranti) di mana ia menyambung.

Sebaliknya, dalam keseluruhan medium adalah elektrod karbon grafit; juga direndam dalam pes yang terdiri daripada NH₄Cl, ZnCl₂ dan MnO₂.

Elektroda ini adalah yang menerima elektron, dan perhatikan bahawa ia mempunyai simbol '+', yang bermaksud bahawa ia adalah terminal positif bateri.

Terminal

Seperti yang dilihat di atas rod grafit dalam imej, terdapat terminal elektrik positif; dan di bawah, dari zink dalaman yang mana aliran elektron, terminal negatif.

Itulah sebabnya bateri membawa tanda '+' atau '-' untuk menunjukkan cara yang betul untuk menyambungkannya ke peranti dan dengan itu, biarkan ia dihidupkan.

Pasir dan lilin

Walaupun ia tidak ditunjukkan, pes dilindungi oleh pasir kusyen dan meterai lilin yang menghalangnya daripada tumpah atau bersentuhan dengan keluli sekiranya kesan atau gangguan mekanikal kecil..

Operasi

Bagaimanakah sel kering berfungsi? Sebagai permulaan, ia adalah sel voltan, iaitu, menghasilkan elektrik daripada reaksi kimia. Oleh itu, reaksi redoks berlaku dalam buasir, di mana spesies memperoleh atau kehilangan elektron.

Elektrod berfungsi sebagai permukaan yang memudahkan dan membolehkan perkembangan reaksi-reaksi ini. Bergantung pada beban mereka, pengoksidaan atau pengurangan spesies mungkin berlaku.

Untuk lebih memahami perkara ini, kita akan menerangkan hanya aspek kimia yang tertutup oleh cerucuk seng karbon.

Pengoksidaan elektrod zink

Sebaik sahaja peranti elektronik dihidupkan, bateri akan melepaskan elektron dengan mengoksidakan elektrod zink. Ini boleh diwakili oleh persamaan kimia berikut:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Sekiranya terdapat banyak Zn²⁺ sekitar logam, polarisasi caj positif akan berlaku, jadi tidak akan ada pengoksidaan lanjut. Oleh itu, Zn²⁺ mesti menyebar melalui tampalan ke katoda, di mana elektron akan kembali.

Elektron setelah mereka mengaktifkan artifak, mereka kembali ke elektroda lain: grafit, untuk mencari beberapa spesies kimia "menunggu untuknya".

Pengurangan ammonium klorida

Seperti yang dinyatakan di atas, dalam pasta terdapat NH₄Cl dan MnO₂, bahan yang menjadikan asid pH mereka. Sebaik sahaja elektron masuk, tindak balas berikut akan berlaku:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Kedua-dua produk, ammonia dan hidrogen molekul, NH₃ dan H₂, mereka adalah gas, dan oleh itu boleh "mengembang" tumpukan jika mereka tidak mengalami transformasi lain; sebagai contoh, kedua-dua berikut:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Perhatikan bahawa amonium dikurangkan (mendapatkan elektron) untuk menjadi NH₃. Seterusnya, gas-gas ini telah dinetralkan oleh komponen pes yang lain.

Kompleks [Zn (NH₃)₄]²⁺ memudahkan penyebaran ion Zn²⁺ ke arah katod dan dengan itu mencegah bateri daripada "berhenti".

Litar luaran peranti berfungsi sebagai jambatan untuk elektron; jika tidak, tidak akan ada sambungan langsung antara zink dan elektrod grafit. Dalam imej struktur, kata litar akan datang untuk mewakili kabel hitam.

Muat turun

Bateri kering mempunyai banyak variasi, saiz dan tegasan yang berfungsi. Sesetengah daripada mereka tidak boleh dicas semula (sel-sel voltan utama), sementara yang lain adalah (sel voltan sekunder).

Bateri zink-carbon mempunyai voltan kerja 1.5V. Bentuk mereka berubah bergantung kepada elektroda mereka dan komposisi elektrolit mereka.

Akan datang satu titik di mana semua elektrolit telah bertindak balas, dan tidak kira berapa zink dioksida tidak akan ada spesies yang menerima elektron dan mempromosikan pelepasan mereka.

Di samping itu, ia mungkin menjadi kes di mana gas yang terbentuk tidak lagi dinetralkan dan kekal di bawah tekanan di dalam timbunan.

Bateri zink-carbon, dan lain-lain yang tidak boleh dicas semula, mesti dikitar semula; Kerana, komponennya, terutama jika ia adalah nikel-kadmium, berbahaya kepada alam sekitar dengan mencemari tanah dan perairan.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Ed ed.). Pembelajaran CENGAGE.
3. Bateri "Kering-Sel". Diperolehi daripada: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10 Disember 2014). Apakah bateri sel kering? Diperolehi daripada: upsbatterycenter.com
5. Rumpai, Geoffrey. (24 April 2017). Bagaimanakah Bateri Sel Dry Bekerja? Saintifik. Diperolehi daripada: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Bateri. Diperolehi daripada: explainthatstuff.com.