Struktura a provoz suché buňky

Jeden suché buňky jedná se o baterii, jejíž elektrolytické médium se skládá z pasty a nikoli roztoku. Tato pasta však má určitou úroveň vlhkosti a z těchto důvodů není přísně suchá.

Malé množství vody je dost pro to, aby se ionty mohly pohybovat, a tedy i tok elektronů uvnitř hromady.

Jeho obrovská výhoda oproti prvním mokrým pilotám spočívá v tom, že vzhledem k tomu, že se jedná o elektrolytickou pastu, její obsah nelze rozlit; něco, co se stalo s mokrými bateriemi, které byly nebezpečnější a delikátní než jejich suché protějšky. Vzhledem k nemožnosti rozlití nalezne suchá buňka použití v číslech přenosných a mobilních zařízení.

Na obrázku nahoře je suchá zinko-uhlíková baterie. Přesněji řečeno, jedná se o moderní verzi zásobníku Georges Leclanché. Ze všeho je nejběžnější a možná nejjednodušší.

Tato zařízení představují energetický komfort díky tomu, že mají v kapse chemickou energii, kterou lze přeměnit na elektřinu; a tímto způsobem nezávisí na proudu nebo energii dodávané velkými elektrárnami a její rozsáhlou sítí věží a kabelů.

Index

• 1 Suchá buněčná struktura
  • 1.1 Elektrody
  • 1.2 Terminály
  • 1.3 Písek a vosk
• 2 Provoz
  • 2.1 Oxidace zinkové elektrody
  • 2.2 Redukce chloridu amonného
  • 2.3 Stažení
• 3 Odkazy

Suchá buněčná struktura

Jaká je struktura suché buňky? Na obrázku vidíte jeho kryt, který není ničím jiným než polymerovou fólií, ocelí a dvěma svorkami, jejichž izolační podložky vyčnívají zepředu..

Je to však pouze její vnější vzhled; ve svém vnitřku leží jeho nejdůležitější části, které zajišťují jeho řádné fungování.

Každá suchá buňka bude mít své vlastní charakteristiky, ale uvažuje se pouze o zinko-uhlíkové baterii, ze které může být schematicky znázorněna obecná struktura všech ostatních baterií..

Baterie dvou nebo více baterií se chápe jako baterie a druhá baterie jsou elektrody, jak bude vysvětleno v další části..

Elektrody

V horním obrázku je znázorněna vnitřní struktura zink-uhlíkové baterie. Bez ohledu na to, co je to voltická buňka, měla by být vždy (obvykle) dvě elektrody: jedna, ze které se uvolňují elektrony, a druhá, která je přijímá.

Elektrody jsou vodivé materiály elektřiny a pro to, aby mohly být proudové, musí mít obě různé elektrické elektriny.

Například, zinek, bílý cín, který uzavře baterii, je kde elektrony odejdou k elektrickému obvodu (zařízení) kde to se připojí.

Na druhé straně je v celém médiu grafitová uhlíková elektroda; také ponořen do pasty složené z NH₄Cl, ZnCl₂ a MnO₂.

Tato elektroda je ta, která přijímá elektrony a všimne si, že má symbol '+', což znamená, že se jedná o kladný pól baterie.

Terminály

Jak je vidět nad grafitovou tyčí v obraze, je zde kladný elektrický terminál; a níže, z vnitřní plechovky zinku, ze které proudí elektrony, záporná svorka.

Proto jsou baterie opatřeny značkami „+“ nebo „-“, které označují správný způsob jejich připojení k přístroji, a tím umožňují zapnutí zařízení..

Písek a vosk

Ačkoliv to není zobrazeno, pasta je chráněna polštářovým pískem a voskovou pečetí, která zabraňuje rozlití nebo kontaktu s ocelí v případě menších mechanických nárazů nebo míchání..

Provoz

Jak funguje suchá buňka? Pro začátek je to voltická buňka, to znamená, že vyrábí elektřinu z chemických reakcí. Redoxní reakce se tedy vyskytují v hromadách, kde druhy získávají nebo ztrácejí elektrony.

Elektrody slouží jako povrch, který usnadňuje a umožňuje vývoj těchto reakcí. V závislosti na jejich zatížení se může vyskytnout oxidace nebo redukce druhu.

Abychom to lépe pochopili, vysvětlíme pouze chemické aspekty, které hromada zinek-uhlík obklopuje.

Oxidace zinkové elektrody

Jakmile je elektronické zařízení zapnuto, baterie uvolní elektrony oxidací zinkové elektrody. Toto může být reprezentováno následující chemickou rovnicí:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Pokud je tam hodně Zn²⁺ v okolí kovu dojde k pozitivní polarizaci náboje, takže nedojde k žádné další oxidaci. Zn²⁺ musí difundovat přes pastu na katodu, kde se elektrony vrátí.

Elektrony, jakmile aktivují artefakt, vrátí se na druhou elektrodu: grafitovou, aby našli nějaké chemické druhy "čekající na to".

Redukce chloridu amonného

Jak bylo uvedeno výše, v těstovinách je NH₄Cl a MnO₂, látky, které mění pH kyselin. Jakmile elektrony vstoupí, dojde k následujícím reakcím:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Tyto dva produkty, amoniak a molekulární vodík, NH₃ a H₂, jsou to plyny, a proto mohou „nafouknout“ hromadu, pokud nepodléhají jiným změnám; jako například následující dva:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Všimněte si, že amonium bylo sníženo (získané elektrony) na NH₃. Dále byly tyto plyny neutralizovány dalšími složkami pasty.

Komplex [Zn (NH₃)₄]²⁺ usnadňuje difuzi iontů Zn²⁺ směrem k katodě a tím zabrání tomu, aby se baterie „zastavila“.

Vnější obvod zařízení funguje jako můstek pro elektrony; jinak by nikdy neexistovalo přímé spojení mezi zinkovou plechovkou a grafitovou elektrodou. Na obrázku struktury by uvedený obvod představoval černý kabel.

Stáhnout

Suché baterie mají mnoho variant, velikostí a pracovních napětí. Některé z nich nejsou dobíjecí (primární voltické buňky), zatímco jiné jsou (sekundární voltické buňky).

Zink-uhlíková baterie má pracovní napětí 1,5V. Jejich tvary se mění v závislosti na jejich elektrodách a složení jejich elektrolytů.

Dochází k bodu, kdy veškerý elektrolyt zreagoval a bez ohledu na to, kolik zinku je oxidováno, nebudou existovat žádné druhy, které přijímají elektrony a podporují jejich uvolňování..

Navíc to může být případ, kdy vznikající plyny již nejsou neutralizovány a zůstávají pod tlakem uvnitř pilot.

Zinko-uhlíkové baterie a další, které nelze dobíjet, musí být recyklovány; protože jeho složky, zejména pokud jsou nikl-kadmium, jsou škodlivé pro životní prostředí tím, že kontaminují půdy a vody.

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. Baterie "Dry-Cell". Zdroj: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10. prosince 2014). Co je to suchá baterie? Zdroj: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24. dubna 2017). Jak fungují suché baterie? Sciencing. Zdroj: sciencing.com
6. Woodforde, Chrisi. (2016) Baterie. Zdroj: explathatstuff.com.