Struktura i rad suhih stanica

 suha stanica to je baterija čiji se elektrolitički medij sastoji od paste, a ne otopine. Ova pasta, međutim, ima određenu razinu vlage, te iz tih razloga nije strogo suha.

Mala količina vode dovoljna je za kretanje iona, a time i za protok elektrona unutar hrpe.

Njegova ogromna prednost u odnosu na prve mokre pilote je to što se radi o elektrolitskoj pasti koja se ne može prosuti; nešto što se dogodilo s mokrim baterijama, koje su bile opasnije i osjetljivije od suhih. S obzirom na nemogućnost izlijevanja, suha stanica nalazi se u brojevima prijenosnih i mobilnih uređaja.

Na slici iznad imate suhu cink-ugljikovu bateriju. Točnije, to je moderna verzija stogova Georgesa Leclanchéa. Od svih, to je najčešći i možda najjednostavniji.

Ovi uređaji predstavljaju energetsku udobnost zbog toga što u džepu imaju kemijsku energiju koja se može pretvoriti u električnu energiju; i na taj način, ne ovise o struji ili snazi ​​koju snabdijevaju velike elektrane i njezina ogromna mreža kula i kablova.

indeks

• 1 Struktura suhih stanica
  • 1.1 Elektrode
  • 1.2 Terminali
  • 1.3 Pijesak i vosak
• 2 Rad
  • 2.1 Oksidacija cinkove elektrode
  • 2.2 Redukcija amonijevog klorida
  • 2.3 Preuzimanje
• 3 Reference

Struktura suhih stanica

Što je struktura suhe stanice? Na slici možete vidjeti njen poklopac, koji nije ništa drugo do polimerni film, čelik, i dva terminala čije izolacijske podloške strše naprijed.

Međutim, to je samo njegov vanjski izgled; u njegovoj unutrašnjosti leže najvažniji dijelovi koji osiguravaju njegovo ispravno funkcioniranje.

Svaka suha ćelija ima svoje karakteristike, ali će se razmotriti samo cink-ugljična baterija iz koje se može shematizirati opća struktura za sve ostale baterije..

Baterija s dvije ili više baterija podrazumijeva bateriju, a potonja su voltaičke ćelije, kao što će biti objašnjeno u sljedećem odjeljku.

elektrode

Unutarnja struktura cink-ugljične baterije prikazana je na gornjoj slici. Bez obzira na to što je galvanska ćelija, uvijek treba postojati (obično) dvije elektrode: jedna iz koje se oslobađaju elektroni, a druga koja ih prima..

Elektrode su elektroprovodni materijali, a da bi postojala struja, oba moraju imati različite elektronegativnosti.

Na primjer, cink, bijeli lim koji obuhvaća bateriju, je mjesto gdje elektroni odlaze u električni krug (uređaj) gdje se spajaju.

S druge strane, u čitavom mediju je grafitna ugljična elektroda; Također je uronjen u pastu sastavljenu od NH₄Cl, ZnCl₂ i MnO₂.

Ova elektroda je ona koja prima elektrone i primjećuje da ona ima simbol '+', što znači da je pozitivan terminal baterije..

terminali

Kao što se vidi iznad grafitnog štapa na slici, nalazi se pozitivni električni priključak; i ispod, iz unutrašnje cinkove limenke iz koje teče elektroni, negativni terminal.

Zbog toga baterije nose oznake "+" ili "-" kako bi označile ispravan način povezivanja s uređajem i time omogućile uključivanje.

Pijesak i vosak

Iako nije prikazano, pasta je zaštićena obložnim pijeskom i voskom, koji sprječava prolijevanje ili dolazak u kontakt sa čelikom u slučaju manjih mehaničkih utjecaja ili agitacije..

operacija

Kako suha stanica djeluje? Za početak, to je galvanska ćelija, to jest, ona generira električnu energiju iz kemijskih reakcija. Stoga se redoks reakcije odvijaju unutar pilota, gdje vrste dobivaju ili gube elektrone.

Elektrode služe kao površina koja olakšava i dopušta razvoj ovih reakcija. Ovisno o njihovim opterećenjima, može doći do oksidacije ili redukcije vrste.

Da bismo bolje razumjeli ovo, objasnit ćemo samo kemijske aspekte koje obuhvaća cink-ugljik.

Oksidacija cinkove elektrode

Čim se elektronički uređaj uključi, baterija će osloboditi elektrone oksidacijom cinkove elektrode. To se može prikazati sljedećom kemijskom jednadžbom:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Ako ima puno Zn²⁺ okolnom metalu, pojavit će se polarizacija pozitivnog naboja, tako da neće biti daljnje oksidacije. Stoga, Zn²⁺ mora difundirati kroz pastu na katodu, gdje će se elektroni vratiti.

Elektroni nakon što aktiviraju artefakt, vraćaju se na drugu elektrodu: grafitnu, da bi pronašli neke kemijske vrste "koje čekaju na nju".

Redukcija amonijevog klorida

Kao što je gore navedeno, u tjestenini se nalazi NH₄Cl i MnO₂, tvari koje pretvaraju pH u kiselinu. Čim elektroni uđu, dogodit će se sljedeće reakcije:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Dva produkta, amonijak i molekularni vodik, NH₃ i H₂, oni su plinovi i stoga mogu "napuhati" hrpu ako se ne podvrgnu drugim transformacijama; kao na primjer, sljedeće dvije:

Zn²⁺ + 4NH₃ = [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Imajte na umu da je amonij smanjen (dobiveni elektroni) da bi postao NH₃. Zatim su ovi plinovi neutralizirani drugim komponentama paste.

Kompleks [Zn (NH₃)₄]²⁺ olakšava difuziju Zn iona²⁺ prema katodi i tako spriječiti "zaustavljanje" baterije.

Vanjski krug uređaja funkcionira kao most za elektrone; inače, nikada ne bi postojala izravna veza između limenke cinka i grafitne elektrode. Na slici strukture, navedeni sklop će predstavljati crni kabel.

pražnjenje

Suhe baterije imaju mnogo varijanti, veličina i radni napon. Neke od njih nisu punjive (primarne voltažne stanice), dok su druge (sekundarne voltaičke stanice).

Cink-ugljična baterija ima radni napon od 1.5V. Njihovi oblici se mijenjaju ovisno o elektrodama i sastavu njihovih elektrolita.

Doći će točka gdje je sav elektrolit reagirao, i bez obzira na to koliko se cinka oksidira, neće biti vrsta koje primaju elektrone i promiču njihovo oslobađanje.

Osim toga, može biti slučaj da nastali plinovi više nisu neutralizirani i ostaju pod tlakom unutar pilota.

Cink-ugljične baterije i ostale baterije koje se ne mogu puniti moraju se reciklirati; budući da su njegove komponente, osobito ako su nikal-kadmij, štetne za okoliš zbog onečišćenja tla i voda.

reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izdanje). CENGAGE Učenje.
3. Baterija "Suhe ćelije". Preuzeto s: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10. prosinca 2014.). Što je suha baterija? Preuzeto s: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24. travnja 2017.) Kako suhe baterije rade? Sciencing. Preuzeto s: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Baterije. Preuzeto s: explainthatstuff.com.