Суха клетъчна структура и работа

а суха клетка това е батерия, чиято електролитна среда се състои от паста, а не разтвор. Тази паста, обаче, има определено ниво на влажност, и поради тези причини не е напълно суха.

Малкото количество вода е достатъчно за движението на йони и следователно на потока от електрони във купчината.

Неговото огромно предимство пред първите мокри пилоти е, че тъй като е електролитна паста, съдържанието му не може да се разлее; нещо, което се случи с мокри батерии, които бяха по-опасни и деликатни от сухите им колеги. Като се има предвид невъзможността за разливи, сухата клетка намира приложение в брой преносими и мобилни устройства.

На горната снимка има суха цинково-въглеродна батерия. По-точно, това е модерна версия на стека на Жорж Леклан. От всичко това е най-често срещаният и може би най-простият.

Тези устройства представляват енергиен комфорт, дължащ се на това, че в джоба ви има химическа енергия, която може да се трансформира в електричество; и по този начин, не зависи от тока или мощността, доставяна от големите електроцентрали и огромната му мрежа от кули и кабели.

индекс

• 1 Суха клетъчна структура
  • 1.1 Електроди
  • 1.2 Терминали
  • 1.3 Пясък и восък
• 2 Работа
  • 2.1 Окисляване на цинковия електрод
  • 2.2 Редукция на амониев хлорид
  • 2.3 Изтегляне
• 3 Препратки

Суха клетъчна структура

Каква е структурата на сухата клетка? На изображението можете да видите нейния капак, който не е нищо повече от полимерен филм, стомана, и двата терминала, чиито изолиращи шайби са издадени отпред.

Но това е само външният му вид; в неговия интериор се намират най-важните части, които осигуряват правилното му функциониране.

Всяка суха клетка ще има свои собствени характеристики, но ще се разглежда само цинково-въглеродната батерия, от която може да се схематизира обща структура за всички други батерии..

Батерията от две или повече батерии се разбира като батерия, а последната - с волтажни клетки, както ще бъде обяснено в следващия раздел..

електроди

Вътрешната структура на цинково-въглеродна батерия е показана в горната част на изображението. Без значение каква е волтажната клетка, винаги трябва да има (обичайно) два електрода: един от които се освобождават електрони, а друг, който ги получава..

Електродите са електропроводими материали за електричество и за да има ток, и двата трябва да имат различни електронегативности.

Например, цинкът, бял калай, който обхваща батерията, е мястото, където електроните се отклоняват към електрическата верига (устройство), където се свързва.

От друга страна, в цялата среда е графитният въглероден електрод; също се потапя в паста, съставена от NH₄С1, ZnCl₂ и MnO₂.

Този електрод е този, който приема електроните и забелязва, че той има символа "+", което означава, че той е положителния край на батерията..

терминали

Както се вижда над графитния прът в изображението, има положителен електрически терминал; и по-долу, от вътрешния цинков съд, от който текат електроните, отрицателният терминал.

Ето защо батериите носят знаци "+" или "-", за да посочат правилния начин за свързването им с устройството и по този начин позволяват да се включи..

Пясък и восък

Въпреки че не е показано, пастата е защитена с омекотяващ пясък и восъчно уплътнение, което предотвратява разливането или влизането в контакт със стоманата в случай на малки механични въздействия или възбуда..

операция

Как действа сухата клетка? Първо, това е волтажна клетка, която генерира електричество от химични реакции. Затова окислително-редукционните реакции се появяват в купчини, където видовете печелят или губят електрони.

Електродите служат като повърхност, която улеснява и позволява развитието на тези реакции. В зависимост от техните натоварвания може да възникне окисляване или редукция на вида.

За да разберем по-добре това, ще обясним само химическите аспекти, които огражда цинково-въглеродният куп.

Окисляване на цинковия електрод

Веднага щом електронното устройство се включи, батерията ще освободи електрони чрез окисляване на цинковия електрод. Това може да бъде представено чрез следното химическо уравнение:

Zn => Zn²⁺ + 2е^--

Ако има много Zn²⁺ Около метала ще се появи поляризация на положителен заряд, така че няма да има по-нататъшно окисление. Следователно, Zn²⁺ трябва да дифундира през пастата към катода, където електроните ще се върнат.

Електроните, след като са активирали артефакта, се връщат към другия електрод: графитния, за да открият някои химически видове, които го очакват..

Редукция на амониев хлорид

Както е посочено по-горе, в пастата има NH₄Cl и MnO₂, вещества, които превръщат pH в кисело състояние. Веднага щом влязат електроните, ще се появят следните реакции:

2NH₄⁺ + 2е^- => 2NH₃ + Н₂

Двата продукта, амоняк и молекулен водород, NH₃ и Н₂, те са газове и затова могат да "надуят" купчината, ако не претърпят други трансформации; като например следните две:

Zn²⁺ + 4NH₃ = [Zn (NH₃)₄]²⁺

Н₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Забележете, че амониевият оксид е намален (придобит електрони), за да стане NH₃. След това тези газове се неутрализират от другите компоненти на пастата.

Комплексът [Zn (NH₃)₄]²⁺ улеснява дифузията на цинковите йони²⁺ към катода и така предотвратява "спирането" на батерията.

Външната верига на устройството функционира като мост за електрони; в противен случай никога няма да има пряка връзка между цинковата кутия и графитния електрод. В изображението на структурата споменатата верига ще представлява черния кабел.

изпразване

Сухите батерии имат много варианти, размери и работни напрежения. Някои от тях не са презареждаеми (първични волтови клетки), докато други са (вторични волтови клетки).

Цинково-въглеродната батерия има работно напрежение 1.5V. Формите им се променят в зависимост от електродите и състава на електролитите.

Ще настъпи момент, в който целият електролит реагира, и без значение колко цинк се окислява, няма да има видове, които да приемат електроните и да насърчават тяхното освобождаване..

Освен това може да бъде случаят, когато образуваните газове вече не са неутрализирани и остават под налягане вътре в пилотите.

Цинково-въглеродните батерии и други, които не са акумулаторни, трябва да бъдат рециклирани; тъй като неговите компоненти, особено ако са никел-кадмий, са вредни за околната среда чрез замърсяване на почвите и водите.

препратки

1. Shiver & Atkins. (2008 г.). Неорганична химия (Четвърто издание). Mc Graw Hill.
2. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
3. Батерията "Суха клетка". Изтеглено от: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10 декември 2014 г.). Какво представлява сухата клетъчна батерия? Взето от: upsbatterycenter.com
5. Weed, Джефри. (24 април 2017 г.). Как работят сухите батерии? Sciencing. Изтеглено от: sciencing.com
6. Уудфорд, Крис. (2016) Батерии. Взето от: explainthatstuff.com.