Struktura in delovanje suhe celice

Ena suha celica to je baterija, katere elektrolitski medij je sestavljen iz paste in ne raztopine. Ta pasta pa ima določeno stopnjo vlažnosti in iz teh razlogov ni popolnoma suha.

Majhna količina vode je dovolj za premikanje ionov in s tem za pretok elektronov znotraj kupa.

Njegova ogromna prednost pred prvimi mokrimi piloti je, da ker je elektrolitska pasta, se njena vsebina ne more razliti; nekaj, kar se je zgodilo z mokrimi baterijami, ki so bile bolj nevarne in občutljive kot njihovi suhi kolegi. Zaradi nezmožnosti razlitja se suha celica najde v prenosnih in mobilnih napravah.

Na zgornji sliki imate suho cinkovo-ogljikovo baterijo. Bolj natančno, to je sodobna različica stojala Georgesa Leclanchéja. Od vseh je najpogostejši in morda najpreprostejši.

Te naprave predstavljajo energetsko udobje, ker imajo v žepu kemično energijo, ki se lahko pretvori v elektriko; in na ta način ni odvisen od toka ali moči velikih elektrarn in njene velike mreže stolpov in kablov.

Indeks

• 1 Struktura suhih celic
  • 1.1 Elektrode
  • 1.2 Terminali
  • 1.3 Pesek in vosek
• 2 Delovanje
  • 2.1 Oksidacija cinkove elektrode
  • 2.2 Redukcija amonijevega klorida
  • 2.3 Prenos
• 3 Reference

Struktura suhih celic

Kakšna je struktura suhe celice? Na sliki si lahko ogledate njen pokrov, ki ni nič drugega kot polimerni film, jeklo, in dva terminala, katerih izolacijske podložke štrlijo od spredaj..

Vendar je to samo njegov zunanji videz; v njeni notranjosti ležijo najpomembnejši deli, ki zagotavljajo njegovo pravilno delovanje.

Vsaka suha celica bo imela svoje značilnosti, vendar bo upoštevana samo cink-ogljikova baterija, iz katere je mogoče shematizirati splošno strukturo za vse druge baterije..

Baterija dveh ali več baterij se razume kot baterija, slednje pa so voltaične celice, kot bo pojasnjeno v naslednjem razdelku..

Elektrode

Notranja struktura cinkove ogljikove baterije je prikazana na zgornji sliki. Ne glede na to, kakšna je voltaična celica, mora vedno obstajati (običajno) dve elektrodi: ena, iz katere se sproščajo elektroni, in druga, ki jih sprejema..

Elektrode so prevodni materiali za elektriko in za to, da so tokovi, morajo imeti obe različni elektronegativnosti.

Na primer, cink, beli kositer, ki obdaja baterijo, je tisti, kjer elektroni odidejo v električni tokokrog (napravo), kjer se povezuje.

Po drugi strani pa je v celotnem mediju grafitna ogljikova elektroda; tudi potopljen v pasto, sestavljeno iz NH₄Cl, ZnCl₂ in MnO₂.

Ta elektroda je tista, ki sprejema elektrone, in opazi, da ima simbol "+", kar pomeni, da je pozitivni konec baterije..

Terminali

Kot je razvidno iz grafitne palice na sliki, je pozitiven električni priključek; in spodaj, od notranje cinkove pločevinke, iz katere tečejo elektroni, negativni terminal.

Zato baterije nosijo oznake "+" ali "-", ki označujejo pravilen način, kako jih priključiti na napravo in tako omogočiti, da se vklopi..

Pesek in vosek

Čeprav ni prikazano, je pasta zaščitena z oblazinjenim peskom in vosekastim tesnilom, ki preprečuje, da bi se v primeru manjših mehanskih udarcev ali tresljajev razlila ali prišla v stik z jeklom..

Operacija

Kako deluje suha celica? Za začetek gre za voltaično celico, ki proizvaja elektriko iz kemičnih reakcij. Redoks reakcije se zato pojavijo v pilotih, kjer vrste pridobijo ali izgubijo elektrone.

Elektrode služijo kot površina, ki omogoča in omogoča razvoj teh reakcij. Lahko se pojavi oksidacija ali zmanjšanje vrste, odvisno od njihove obremenitve.

Da bi to bolje razumeli, bomo pojasnili le kemične vidike, ki jih zajema cink-ogljikov kup.

Oksidacija cinkove elektrode

Ko je elektronska naprava vklopljena, bo baterija sprostila elektrone z oksidacijo cinkove elektrode. To lahko predstavimo z naslednjo kemijsko enačbo:

Zn = Zn²⁺ + 2e^--

Če je veliko Zn²⁺ okoli kovine se bo pojavila polarizacija pozitivnega naboja, tako da ne bo nadaljnje oksidacije. Zato je Zn²⁺ po difuziji skozi pasto na katodo, kjer se bodo elektroni vrnili.

Elektroni, ko aktivirajo artefakt, se vrnejo na drugo elektrodo: grafitno, da bi našli nekaj kemičnih vrst, ki "čakajo na to"..

Redukcija amonijevega klorida

Kot je navedeno zgoraj, je v testeninah NH₄Cl in MnO₂, snovi, ki postanejo pH kisle. Takoj, ko vstopijo elektroni, se bodo pojavile naslednje reakcije:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Dva produkta, amonijak in molekularni vodik, NH₃ in H₂, so plini in zato lahko "napihnejo" kup, če se ne preoblikujejo drugače; kot na primer naslednja dva:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Upoštevajte, da je bil amonij zmanjšan (pridobljeni elektroni), da postane NH₃. Nato so bili ti plini nevtralizirani z drugimi komponentami paste.

Kompleks [Zn (NH₃)₄]²⁺ olajša difuzijo Zn ionov²⁺ proti katodi in tako prepreči, da bi se baterija ustavila.

Zunanji tokokrog naprave deluje kot most za elektrone; v nasprotnem primeru ne bi nikoli obstajala neposredna povezava med cinkovo ​​pločevinko in grafitno elektrodo. Na sliki strukture bi omenjeno vezje predstavljalo črni kabel.

Prenesi

Suhe baterije imajo veliko različic, velikosti in delovne napetosti. Nekatere od njih niso polnilne (primarne voltaične celice), druge pa so (sekundarne voltaične celice).

Cink-ogljikova baterija ima delovno napetost 1,5 V. Njihove oblike se spreminjajo glede na njihove elektrode in sestavo njihovih elektrolitov.

Prišla bo točka, kjer bo reagiral ves elektrolit, in ne glede na to, koliko cinka se oksidira, ne bo nobenih vrst, ki bi sprejemale elektrone in spodbujale njihovo sproščanje..

Poleg tega se lahko zgodi, da nastali plini niso več nevtralizirani in ostanejo pod pritiskom v pilotih.

Cink-ogljikove baterije in druge, ki jih ni mogoče polniti, je treba reciklirati; ker so njegovi sestavni deli, zlasti če so nikelj-kadmij, škodljivi za okolje z onesnaževanjem tal in voda.

Reference

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
3. Baterija "Dry-Cell". Vzpostavljeno iz: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10. december 2014). Kaj je suha celična baterija? Vzpostavljeno iz: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24. april 2017). Kako delujejo baterije za suhe celice? Sciencing. Vzpostavljeno iz: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Baterije. Vzpostavljeno iz: explainthatstuff.com.