Alkalické baterie, provoz a použití

alkalická baterie je to baterie, ve které je pH její elektrolytické kompozice základní. To je hlavní rozdíl mezi touto baterií a mnoha dalšími, kde jsou její elektrolyty kyselé; jako je tomu u zinko-uhlíkových baterií, které používají NH soli₄Cl, nebo dokonce koncentrovaná kyselina sírová v autobateriích.

To je také suchá buňka, protože základní elektrolyty jsou ve formě pasty s nízkým procentem vlhkosti; ale dost na to, aby umožnily migraci zúčastněných iontů v chemických reakcích směrem k elektrodám, a tak dokončily elektronový obvod.

Na obrázku nahoře je 9V baterie Duracell, jeden z nejznámějších příkladů alkalických baterií. Čím větší zásobník, tím delší je jeho životnost a pracovní kapacita (zejména pokud jsou určeny pro zařízení, která spotřebovávají velké množství energie). Pro malá zařízení jsou k dispozici baterie typu AA a AAA.

Další rozdíl, kromě pH jeho elektrolytického složení, je to, dobíjecí nebo ne, obvykle vydrží déle než kyselé baterie.

Index

• 1 Součásti alkalické baterie
  • 1.1 Základní elektrolyty
• 2 Provoz
  • 2.1 Nabíjecí baterie
• 3 Použití
• 4 Odkazy

Součásti alkalické baterie

V hromadě zinku a uhlíku jsou dvě elektrody: jeden zinek a druhý grafitický uhlík. V jeho “základní verzi” jedna z elektrod místo toho, aby byl grafit, sestává z oxidu manganu (IV), MnO.₂ smíchán s grafitem.

Povrch obou elektrod je spotřebován a potažen pevnými látkami, které jsou výsledkem reakcí.

Také místo cínu s homogenním zinkovým povrchem jako kontejnerem pro buňku existuje řada kompaktních disků (horní obrázek).

Prut MnO leží uprostřed všech disků₂, na jejímž horním konci vyčnívá izolační podložka a označuje kladnou svorku (katoda) baterie.

Všimněte si, že disky jsou pokryty porézní vrstvou a kovovou vrstvou; posledně uvedená může být také tenká plastová fólie.

Základ hromady tvoří záporný konec, kde zinek oxiduje a uvolňuje elektrony; ale tito potřebují externí obvod dosáhnout vrcholu hromady, jeho pozitivní terminál.

Povrch zinku není hladký, jako je tomu u buněk Leclanché, ale drsný; to znamená, že mají mnoho pórů a velký povrch, který zvyšuje aktivitu vlasu.

Základní elektrolyty

Tvar a struktura baterií se mění podle typu a provedení. Všechny alkalické baterie však mají společné základní pH svého elektrolytického složení, což je způsobeno přidáním NaOH nebo KOH do pastové směsi..

Ve skutečnosti jsou to ionty OH^- ty, které se podílejí na odpovědných reakcích elektrické energie, kterou tyto objekty přispívají.

Provoz

Když byla alkalická baterie připojena ke spotřebiči a zapálena, zinek okamžitě reaguje s OH^- těstovin:

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

Dva elektrony uvolněné oxidací zinku putují do vnějšího obvodu, kde mají na starosti elektronický mechanismus artefaktu..

Pak se vrátí na hromadu přes kladný (+) terminál, katodu; to znamená, že procházejí elektrodou MnO₂-grafit. Jelikož má pasta určitou vlhkost, probíhá následující reakce:

2MnO₂(s) + 2H₂O (l) + 2e^- => 2MnO (OH) (s) + 2OH^-(ac)

Teď MnO₂ Elektrony v Zn se redukují nebo získávají. Z tohoto důvodu odpovídá tento terminál katodě, kde dochází k redukci.

Všimněte si, že OH^- regeneruje se na konci cyklu, aby se znovu zahájila oxidace Zn; jinými slovy, difundují do středu pasty, dokud se znovu nedostanou do kontaktu s práškovým zinkem.

Rovněž se nevytvářejí plynné produkty, jako je tomu v případě zinko-uhlíkové baterie, kde se vytváří NH₃ a H₂.

Přichází bod, kde bude celý povrch elektrody pokryt pevnými látkami Zn (OH)₂ a MnO (OH), končící životnost baterie.

Nabíjecí baterie

Popsaná alkalická baterie není dobíjecí, takže jakmile je "mrtvá", není možné ji znovu použít. To neplatí u dobíjecích, které se vyznačují reverzibilními reakcemi.

Pro obrácení produktů na reagencie musí být elektrický proud aplikován v opačném směru (ne od anody po katodu, ale od katody k anodě).

Příkladem dobíjecí alkalické baterie je NiMH. To se skládá z NiOOH anody, která ztrácí elektrony, které jsou směrovány na niklovou hydridovou katodu. Když je baterie používána, je vybitá, a to je místo, odkud pochází známá fráze „nabíjení baterie“..

Může být tedy podle potřeby znovu stokrát dobíjen; čas však nemůže být zcela obrácen a dosažené původní podmínky (což by bylo nepřirozené).

Nelze jej také dobíjet libovolným způsobem: musí být dodrženy pokyny doporučené výrobcem.

Proto dříve nebo později tyto baterie také zahynou a ztratí svou účinnost. Má však tu výhodu, že není rychle použitelný a přispívá méně ke znečištění.

Další dobíjecí baterie jsou nikl-kadmiové a lithiové baterie.

Použití

Některé varianty alkalických baterií jsou tak malé, že mohou být použity v hodinkách, dálkových ovladačích, hodinkách, rádiích, hračkách, počítačích, konzolách, baterkách atd. Jiní jsou větší než figurka klonu Star Wars.

Ve skutečnosti na trhu to jsou ty, které převažují nad jinými typy baterií (alespoň pro domácí použití). Vydrží déle a generují více elektřiny než běžné baterie Leclanché.

Ačkoliv zinko-manganová baterie neobsahuje toxické látky, jiné baterie, například rtuť, otevírají debatu o možném dopadu na životní prostředí..

Na druhé straně alkalické baterie pracují velmi dobře v širokém rozsahu teplot; mohou pracovat i pod 0 ° C, takže jsou dobrým zdrojem elektrické energie pro zařízení, která jsou obklopena ledem.

Odkazy

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chemie (Čtvrté vydání). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8. vydání). CENGAGE Učení.
3. Bobby (10. května 2014). Další informace o většině spolehlivých alkalických baterií. Zdroj: upsbatterycenter.com
4. Duracell. (2018). Často kladené otázky: věda. Obnoveno z: duracell.mx
5. Boyer, Timothy. (19. dubna 2018). Jaký je rozdíl mezi alkalickými a nealkalickými bateriemi? Sciencing. Zdroj: sciencing.com
6. Michael W. Davidson a Florida státní univerzita. (2018). Baterie alkalických manganů. Zdroj: micro.magnet.fsu.edu