Leelispatarei komponendid, kasutamine ja kasutus

The leelispatarei see on aku, mille elektrolüütilise koostise pH on põhiline. See on peamine erinevus selle aku ja paljude teiste vahel, kus selle elektrolüüdid on happelised; nagu tsink-süsinikpatareide puhul, mis kasutavad NH-soolasid₄Cl või isegi kontsentreeritud väävelhape autoakudes.

See on ka kuiv rakk, kuna põhilised elektrolüüdid on madala niiskusesisaldusega pasta kujul; kuid piisavalt, et võimaldada osalevate ioonide migreerumist keemilistesse reaktsioonidesse elektroodide suunas ja seega viia elektronahel lõpule.

Ülaltoodud pildil on 9V Duracelli aku, mis on üks tuntumaid näiteid leelispatareidest. Mida suurem on virn, seda pikem on selle eluiga ja töövõime (eriti kui need on mõeldud palju energiat tarbivatele seadmetele). Väikeste seadmete puhul on saadaval AA ja AAA patareid.

Teine erinevus peale selle elektrolüütilise koostise pH on see, et need on laetavad või mitte, kuid kestavad tavaliselt kauem kui happe patareid.

Indeks

• 1 Leelispatarei komponendid
  • 1.1 Põhilised elektrolüüdid
• 2 Kasutamine
  • 2.1 Laetavad patareid
• 3 Kasutamine
• 4 Viited

Leelispatarei komponendid

Tsingi-süsiniku kuhjas on kaks elektroodi: üks tsink ja teine ​​grafiitne süsinik. Oma "põhiversioonis" koosneb üks elektroodidest grafiidi asemel mangaanoksiidist (IV), MnO-st.₂ grafiidiga segatud.

Mõlema elektroodi pinda tarbitakse ja kaetakse reaktsioonidest tulenevate tahkete ainetega.

Homogeense tsingipinnaga tina asemel on olemas ka mitmed CD-plaadid (ülemine pilt)..

MnO varras asub kõigi ketaste keskel₂, mille ülemises otsas ulatub isoleerpaber ja tähistab aku positiivset klemmi (katoodi).

Pange tähele, et kettad on kaetud poorse kihiga ja metallikihiga; viimane võib olla ka õhuke kilekile.

Vaia alus moodustub negatiivses terminalis, kus tsink oksüdeerib ja vabastab elektronid; kuid need vajavad välist ahelat, et jõuda kuhja, selle positiivse klemmiga.

Tsingi pind ei ole sile, nagu see on Leclanché rakkude puhul, kuid töötlemata; see tähendab, et neil on palju poore ja suur pindala, mis suurendavad vaia aktiivsust.

Põhilised elektrolüüdid

Patareide kuju ja struktuur muutub vastavalt tüübile ja konstruktsioonile. Kõigil leelispatareidel on aga nende elektrolüütilise koostise põhiline pH, mis on tingitud NaOH või KOH lisamisest pasta segule..

Tegelikult on need OH-ioonid^- need, kes osalevad nende objektide poolt kaasatud elektrienergia vastutustundlikes reaktsioonides.

Toimimine

Kui leelispatarei on seadmega ühendatud ja süüdatud, reageerib tsink kohe OH-ga^- pasta:

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

Tsinki oksüdeerimisel vabanenud kaks elektroni liiguvad väliskontuuri, kus nad vastutavad artefakti elektroonilise mehhanismi eest..

Seejärel pöörduvad nad tagasi positiivse (+) terminali, katoodi kaudu; see tähendab, et nad läbivad MnO elektroodi₂-grafiit. Kuna pastal on teatud niiskus, toimub järgmine reaktsioon:

2MO₂(s) + 2H₂O (l) + 2e^- => 2MO (OH) (s) + 2OH^-(ac)

Nüüd MnO₂ Zn-i elektronid vähenevad või saavutatakse. Sel põhjusel vastab see terminal katoodile, milleks vähenemine toimub.

Pange tähele, et OH^- ta regenereerib tsükli lõpus Zn oksüdatsiooni taaskäivitamiseks; teisisõnu, nad hajuvad pasta keskel, kuni nad puutuvad jälle kokku tsinkiga.

Samuti ei moodusta gaasilisi tooteid, nagu see on tsink-süsinik-aku puhul, kus NH genereeritakse₃ ja H₂.

Tekib punkt, kus kogu elektroodi pind kaetakse Zn (OH) tahkete ainetega.₂ ja MnO (OH), mis lõpetab aku kasulik eluiga.

Laetavad patareid

Kirjeldatud leelispatarei ei ole laetav, nii et kord "surnud" ei ole võimalik seda uuesti kasutada. See ei kehti laetavate akude puhul, mida iseloomustavad pöörduvad reaktsioonid.

Toodete tagasipööramiseks reaktiivideks tuleb elektrivool rakendada vastassuunas (mitte anoodist katoodini, vaid katoodist anoodini).

Laetava leelispatarei näide on NiMH. See koosneb NiOOH-anoodist, mis kaotab niklihüdriidkatoodi suunavad elektronid. Kui akut kasutatakse, on see tühi ja sealt pärineb tuttav fraas "aku laadimine"..

Seega saab seda vajaduse korral sadu kordi laadida; siiski ei saa aega täielikult ümber pöörata ja algsed tingimused (mis oleks ebaloomulik).

Samuti ei saa seda suvalisel viisil laadida: järgige tootja poolt soovitatud juhiseid.

Seepärast kaotavad need patareid varem või hiljem ka oma tõhususe. Siiski on selle eeliseks see, et see ei ole kiiresti ühekordselt kasutatav, põhjustades vähem saastamist.

Muud akud on nikkel-kaadmium ja liitiumpatareid.

Kasutamine

Mõned leelispatareide variandid on nii väikesed, et neid saab kasutada kellades, kaugjuhtimispuldides, kellades, raadios, mänguasjades, arvutites, konsoolides, taskulampides jne. Teised on suuremad kui Star Wars'i klooni figuur.

Tegelikult on turul need, mis domineerivad teiste tüüpi patareide suhtes (vähemalt koduseks kasutamiseks). Nad kestavad kauem ja tekitavad rohkem elektrit kui tavalised Leclanché patareid.

Kuigi tsingi-mangaani aku ei sisalda mürgiseid aineid, avavad teised patareid, nagu elavhõbe, arutelu selle võimaliku mõju kohta keskkonnale..

Teisest küljest töötavad leelispatareid väga mitmesugustes temperatuurides väga hästi; võib isegi töötada alla 0 ° C, nii et nad on hea allikaks neile jäätisega ümbritsevatele seadmetele.

Viited

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorgaaniline keemia (Neljas väljaanne). Mc Grawi mägi.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Keemia (8. väljaanne). KESKMINE Õppimine.
3. Bobby (10. mai 2014). Lisateave kõige usaldusväärsemate leelispatareide kohta. Välja otsitud andmebaasist: upsbatterycenter.com
4. Duracell. (2018). Korduma kippuvad küsimused: teadus. Taastatud: duracell.mx
5. Boyer, Timothy. (19. aprill 2018). Mis vahe on leelis- ja mittealuseliste patareide vahel? Science. Välja otsitud andmebaasist: sciencing.com
6. Michael W. Davidson ja Florida State University. (2018). Alkaline-mangaanpatarei. Välja otsitud andmebaasist: micro.magnet.fsu.edu