Komponente alkalnih baterija, rad i uporaba

alkalna baterija to je baterija u kojoj je pH njegove elektrolitičke kompozicije osnovna. To je glavna razlika između ove baterije i mnogih drugih gdje su njegovi elektroliti kiseli; kao što je slučaj s cink-ugljičnim baterijama koje koriste NH soli₄Cl, ili čak koncentrirana sumporna kiselina u automobilskim akumulatorima.

Također je suha stanica, budući da su osnovni elektroliti u obliku paste s niskim postotkom vlage; ali dovoljno da omogući migraciju sudjelujućih iona u kemijske reakcije prema elektrodama, i time dovrši elektronski krug.

Na slici iznad imate 9V Duracell bateriju, jedan od najpoznatijih primjera alkalnih baterija. Što je veći dimnjak, to je dulji vijek trajanja i radna sposobnost (pogotovo ako su namijenjeni uređajima koji troše mnogo energije). Za male uređaje dostupne su AA i AAA baterije.

Još jedna razlika, osim pH njegove elektrolitičke kompozicije, je da, punjivi ili ne, obično traju duže od kiselih baterija.

indeks

• 1 Komponente alkalne baterije
  • 1.1 Osnovni elektroliti
• 2 Rad
  • 2.1 Punjive baterije
• 3 Upotreba
• 4 Reference

Komponente alkalne baterije

U cink-ugljičnom stupu postoje dvije elektrode: jedna cink i drugi grafitni ugljik. U svojoj "osnovnoj verziji" jedna od elektroda umjesto grafita sastoji se od manganovog oksida (IV), MnO₂ pomiješana s grafitom.

Površina obiju elektroda se troši i oblaže krutinama koje nastaju reakcijama.

Isto tako, umjesto kositra s homogenom površinom cinka kao spremnika za ćeliju, postoji niz kompaktnih diskova (gornja slika).

Šipka od MnO leži u središtu svih diskova₂, na čijem gornjem kraju strši izolacijska podloška i označava pozitivni kraj (katoda) baterije.

Zapazite da su diskovi prekriveni poroznim slojem i metalnim slojem; potonji također može biti tanak plastični film.

Baza pilota se nalazi u negativnom terminalu, gdje cink oksidira i oslobađa elektrone; ali njima je potreban vanjski krug da dođe do vrha hrpe, njegovog pozitivnog terminala.

Površina cinka nije glatka, kao što je slučaj s Leclanchéovim stanicama, ali gruba; to jest, oni imaju mnogo pora i veliku površinu koja povećavaju aktivnost hrpe.

Osnovni elektroliti

Oblik i struktura baterija mijenjaju se prema vrsti i izvedbi. Međutim, sve alkalne baterije imaju zajednički osnovni pH njihovog elektrolitičkog sastava, koji je posljedica dodavanja NaOH ili KOH smjesi paste..

Zapravo, to su OH ioni^- one koji sudjeluju u odgovornim reakcijama električne energije koju ti objekti daju.

operacija

Kada se alkalna baterija spoji na aparat i zapali, cink odmah reagira s OH^- tjestenine:

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

Dva elektrona oslobođena oksidacijom cinka putuju u vanjski krug, gdje su zaduženi za elektronički mehanizam artefakta..

Zatim se vraćaju na hrpu kroz pozitivni (+) terminal, katodu; to jest, prolaze kroz MnO elektrodu₂-grafit. Budući da pasta ima određenu vlažnost, odvija se sljedeća reakcija:

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

Sada MnO₂ Elektroni u Zn su smanjeni ili dobiveni. Upravo iz tog razloga ovaj terminal odgovara katodi koja se tamo nalazi.

Imajte na umu da OH^- regenerira se na kraju ciklusa radi ponovnog pokretanja oksidacije Zn; drugim riječima, oni difundiraju u sredini paste dok ne dođu u kontakt ponovno s cinkom u prahu.

Također se ne stvaraju plinoviti proizvodi, kao što je to slučaj s cink-ugljičnim akumulatorom gdje nastaje NH₃ i H₂.

Doći će točka gdje će cijela površina elektrode biti pokrivena krutinom Zn (OH)₂ i MnO (OH), čime se završava vijek trajanja baterije.

Punjive baterije

Opisana alkalna baterija se ne može ponovno puniti, tako da kada je jednom "mrtva" nema načina da je ponovno upotrijebite. To nije slučaj s onima koji se mogu puniti, a karakteriziraju ih reverzibilne reakcije.

Da bi se proizvodi preokrenuli u reagense, električna se struja mora primijeniti u suprotnom smjeru (ne od anode do katode, nego od katode do anode).

Primjer alkalne baterije s mogućnošću ponovnog punjenja je NiMH. To se sastoji od NiOOH anode koja gubi elektrone usmjerene na katodu nikal hidrida. Kada se baterija koristi, ispražnjena je i odatle dolazi poznati izraz "napunite bateriju"..

Prema tome, može se puniti stotine puta, po potrebi; međutim, vrijeme se ne može u potpunosti preokrenuti i postići prvobitne uvjete (što bi bilo neprirodno).

Također, ne može se puniti na proizvoljan način: moraju se slijediti smjernice koje preporuča proizvođač.

Zato te baterije prije ili kasnije propadnu i izgube svoju učinkovitost. Međutim, ima prednost što nije brzo raspoloživ, što manje doprinosi zagađenju.

Ostale punjive baterije su nikal-kadmijeve i litijeve baterije.

aplikacije

Neke varijante alkalnih baterija toliko su male da se mogu koristiti u satovima, daljinskim upravljačima, satovima, radio uređajima, igračkama, računalima, konzolama, svjetiljkama itd. Drugi, veći su od figurice kloniranja Star Warsa.

U stvari, na tržištu su to oni koji prevladavaju nad drugim vrstama baterija (barem za kućnu uporabu). Traju dulje i proizvode više struje od konvencionalnih Leclanché baterija.

Iako cink-manganska baterija ne sadrži otrovne tvari, druge baterije, kao što je živa, otvaraju raspravu o mogućem utjecaju na okoliš.

S druge strane, alkalne baterije vrlo dobro rade u širokom rasponu temperatura; može raditi čak i ispod 0 ° C, pa su dobar izvor električne energije za uređaje koji su okruženi ledom.

reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Učenje.
3. Bobby. (10. svibnja 2014.) Saznajte više o većini pouzdanih alkalnih baterija. Preuzeto s: upsbatterycenter.com
4. Duracell. (2018.). Često postavljana pitanja: znanost. Oporavio se od: duracell.mx
5. Boyer, Timothy. (19. travnja 2018.) Koja je razlika između alkalnih i alkalnih baterija? Sciencing. Preuzeto s: sciencing.com
6. Michael W. Davidson i Sveučilište Florida. (2018.). Alkalno-manganska baterija. Preuzeto s: micro.magnet.fsu.edu