Štruktúra a prevádzka suchých buniek

 suchá bunka je to batéria, ktorej elektrolytické médium pozostáva z pasty a nie roztoku. Táto pasta má však určitú úroveň vlhkosti a z týchto dôvodov nie je prísne suchá.

Malé množstvo vody postačuje na to, aby sa ióny mohli pohybovať a tým aj tok elektrónov vo vnútri hromady.

Jeho obrovskou výhodou oproti prvým mokrým pilotom je, že keďže ide o elektrolytickú pastu, jej obsah sa nemôže rozliať; niečo, čo sa stalo s mokrými batériami, ktoré boli nebezpečnejšie a delikátnejšie ako ich suché náprotivky. Vzhľadom na nemožnosť rozliatia, suchá bunka nájde uplatnenie v počte prenosných a mobilných zariadení.

Na obrázku vyššie máte suchú zinkovo-uhlíkovú batériu. Presnejšie povedané, je to moderná verzia zásobníka Georges Leclanché. Zo všetkého je to najbežnejšie a možno najjednoduchšie.

Tieto zariadenia predstavujú energetický komfort vďaka tomu, že máte vo vrecku chemickú energiu, ktorá sa môže transformovať na elektrickú energiu; a tak nezávisia od prúdu alebo energie dodávanej veľkými elektrárňami a jej rozsiahlou sieťou veží a káblov.

index

• 1 Štruktúra suchých buniek
  • 1.1 Elektródy
  • 1.2 Terminály
  • 1.3 Piesok a vosk
• 2 Prevádzka
  • 2.1 Oxidácia zinkovej elektródy
  • 2.2 Redukcia chloridu amónneho
  • 2.3 Stiahnutie
• 3 Odkazy

Štruktúra suchých buniek

Aká je štruktúra suchej bunky? Na obrázku vidíte jeho kryt, čo nie je nič viac ako polymérny film, oceľ a dva vývody, ktorých izolačné podložky vyčnievajú z prednej strany..

Toto je však len jej vonkajší vzhľad; vo svojom interiéri ležia jeho najdôležitejšie časti, ktoré zabezpečujú jej správne fungovanie.

Každá suchá bunka bude mať svoje vlastné charakteristiky, ale bude uvažovaná iba batéria zinok-uhlík, z ktorej je možné schematizovať všeobecnú štruktúru všetkých ostatných batérií..

Batéria dvoch alebo viacerých batérií sa chápe ako batéria a druhá batéria je voltaic cell, ako bude vysvetlené v ďalšej časti..

elektródy

Vnútorná štruktúra zinkovo-uhlíkovej batérie je znázornená na hornom obrázku. Bez ohľadu na to, čo je to voltaická bunka, vždy by mali byť (obyčajne) dve elektródy: jedna, z ktorej sa uvoľňujú elektróny, a druhá, ktorá ich prijíma.

Elektródy sú vodivé materiály elektriny a na to, aby boli prúdové, musia mať obidve elektrónové elektródy.

Napríklad zinok, biely cín, ktorý uzatvára batériu, je miesto, kde elektróny odchádzajú do elektrického obvodu (zariadenia), kde sa pripája.

Na druhej strane je v celom médiu grafitová uhlíková elektróda; tiež ponorený do pasty zloženej z NH₄Cl, ZnCl₂ a MnO₂.

Táto elektróda je tá, ktorá prijíma elektróny a všimne si, že má symbol „+“, čo znamená, že ide o kladný vývod batérie.

terminály

Ako je vidieť nad grafitovou tyčou v obraze, je tu kladný elektrický terminál; a nižšie, z vnútornej plechovky zinku, z ktorej prúdia elektróny, záporný pól.

Preto majú batérie značky „+“ alebo „-“, ktoré označujú správny spôsob ich pripojenia k zariadeniu, a tým umožňujú zapnutie.

Piesok a vosk

Hoci to nie je znázornené, pasta je chránená odpruženým pieskom a voskovou pečaťou, ktorá zabraňuje rozliatiu alebo kontaktu s oceľou v prípade menších mechanických nárazov alebo miešania..

operácie

Ako funguje suchá bunka? Ak chcete začať, je to voltaic bunka, to znamená, že vyrába elektrinu z chemických reakcií. Redoxné reakcie sa preto vyskytujú v rámci hromád, kde druhy získavajú alebo strácajú elektróny.

Elektródy slúžia ako povrch, ktorý uľahčuje a umožňuje vývoj týchto reakcií. V závislosti od ich zaťaženia sa môže vyskytnúť oxidácia alebo redukcia druhu.

Aby sme to lepšie pochopili, vysvetlíme len chemické aspekty, ktoré hromada zinok-uhlík obklopuje.

Oxidácia zinkovej elektródy

Akonáhle je elektronické zariadenie zapnuté, batéria uvoľní elektróny oxidáciou zinkovej elektródy. Toto môže byť reprezentované nasledujúcou chemickou rovnicou:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Ak je veľa Zn²⁺ V okolí kovu dôjde k pozitívnej polarizácii náboja, takže nedochádza k ďalšej oxidácii. Zn²⁺ musí difundovať cez pastu na katódu, kde sa elektróny vrátia.

Elektrony potom, čo aktivovali artefakt, vrátia sa na druhú elektródu: grafitovú, aby našli nejaký chemický druh "čakajúci na to".

Redukcia chloridu amónneho

Ako je uvedené vyššie, v cestovinách je NH₄Cl a MnO₂, látky, ktoré menia svoju kyslosť pH. Hneď ako elektróny vstúpia, nastanú nasledujúce reakcie:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Tieto dva produkty, amoniak a molekulárny vodík, NH₃ a H₂, sú to plyny, a preto môžu „nahustiť“ hromadu, ak neprechádzajú inými transformáciami; ako napríklad nasledujúce dva:

zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Všimnite si, že amónia bola redukovaná (získané elektróny) na NH₃. Ďalej boli tieto plyny neutralizované ďalšími zložkami pasty.

Komplex [Zn (NH₃)₄]²⁺ uľahčuje difúziu iónov Zn²⁺ smerom k katóde a tým zabráni „zastaveniu“ batérie.

Externý obvod zariadenia funguje ako most pre elektróny; inak by nikdy neexistovalo priame spojenie medzi zinkovou plechovkou a grafitovou elektródou. Na obrázku štruktúry by uvedený obvod predstavoval čierny kábel.

výtok

Suché batérie majú mnoho variantov, veľkostí a pracovných napätí. Niektoré z nich nie sú dobíjateľné (primárne voltické bunky), zatiaľ čo iné sú (sekundárne voltaické bunky).

Zinkovo-uhlíková batéria má pracovné napätie 1,5V. Ich tvary sa menia v závislosti od ich elektród a zloženia ich elektrolytov.

Nastane bod, kde všetok elektrolyt zreagoval a bez ohľadu na to, koľko zinku sa oxiduje, nebudú žiadne druhy, ktoré by prijímali elektróny a podporovali ich uvoľňovanie..

Okrem toho môže nastať prípad, keď vznikajúce plyny už nie sú neutralizované a zostávajú pod tlakom vo vnútri pilotov.

Zinkovo-uhlíkové batérie a iné, ktoré nie sú dobíjateľné, sa musia recyklovať; pretože jeho zložky, najmä ak sú nikel-kadmium, sú škodlivé pre životné prostredie kontamináciou pôd a vôd.

referencie

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganická chémia (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
3. Batéria "Dry-Cell". Zdroj: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10. decembra 2014). Čo je batéria so suchými bunkami? Zdroj: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24. apríl 2017). Ako fungujú suché batérie batérií? Sciencing. Zdroj: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Batérie. Zdroj: explathatstuff.com.