רכיבי סוללות אלקליין, תפעול ושימושים



ה סוללה אלקליין זוהי סוללה שבה ה- pH של הרכב אלקטרוליטי היא בסיסית. זהו ההבדל העיקרי בין הסוללה הזו ועוד רבים אחרים שבהם אלקטרוליטים שלה חומצי; כמו במקרה של סוללות אבץ-פחמן המשתמשות במלחי NH4קל, או אפילו חומצה גופרתית מרוכזת בסוללות המכונית.

זה גם תא יבש, מאז אלקטרוליטים בסיסיים הם בצורה של להדביק עם אחוז נמוך של לחות; אבל מספיק כדי לאפשר הגירה של יונים המשתתפים בתגובות הכימיות לכיוון האלקטרודות, ובכך, להשלים את מעגל האלקטרון.

בתמונה לעיל יש לך סוללה 9V Duracell, אחת הדוגמאות המפורסמות ביותר של סוללות אלקליין. ככל שהערימה גדולה יותר, כך זמן החיים וקיבולת העבודה שלה גבוהים יותר (במיוחד אם הם מיועדים למכשירים שצורכים הרבה אנרגיה). עבור מכשירים קטנים, סוללות AA ו- AAA זמינות.

הבדל נוסף, מלבד ה- pH של הרכב אלקטרוליטי, הוא כי, נטענת או לא, הם בדרך כלל האחרון יותר סוללות חומצה.

אינדקס

  • 1 רכיבי סוללה אלקליין
    • 1.1 אלקטרוליטים בסיסיים
  • מבצע
    • 2.1 סוללות נטענות
  • 3 שימושים
  • 4 הפניות

רכיבי הסוללה אלקליין

בערימת אבץ-פחמן, יש שתי אלקטרודות: אבץ אחד, ופחמן גרפיטי אחר. ב "הגרסה הבסיסית" של אחת האלקטרודות במקום להיות גרפיט, מורכב תחמוצת מנגן (IV), MnO2 מעורב עם גרפיט.

פני השטח של שתי האלקטרודות נצרכים ומצופים במוצקים הנובעים מהתגובות.

כמו כן, במקום פח עם משטח אבץ הומוגני כמו מכולה של התא, יש סדרה של דיסקים קומפקטיים (תמונה עליונה).

מוט של MNO נמצא במרכז כל הדיסקים2, שבקצהו העליון בולט מכונת כביסה מבודדת ומסמן את המסוף החיובי (הקתודה) של הסוללה.

שים לב כי הדיסקים מכוסים בשכבה נקבובית ושכבה מתכתי; האחרון יכול גם להיות סרט פלסטיק דק.

הבסיס של הערימה מהווה מסוף שלילי, שבו אבץ חמצון ומשחרר את האלקטרונים; אבל אלה צריכים מעגל חיצוני להגיע לראש הערימה, מסוף חיובי שלה.

משטח האבץ אינו חלק, כמו במקרה של תאים Leclanché, אבל גס; כלומר, יש להם הרבה נקבוביות שטח שטח גדול להגביר את הפעילות של הערימה.

אלקטרוליטים בסיסיים

הצורה והמבנה של הסוללות משתנות בהתאם לסוג ולעיצוב. עם זאת, כל הסוללות אלקליין יש משותף pH בסיס של הרכב אלקטרוליטי שלהם, אשר נובע תוספת של NaOH או KOH לתערובת הדבק.

למעשה, הם יונים OH- אלה המשתתפים בתגובות האחראיות של האנרגיה החשמלית שנתרמו על ידי חפצים אלה.

מבצע

כאשר הסוללה אלקליין כבר מחובר למכשיר והצית, מיד מגיב עם אבץ OH- של הפסטה:

Zn (ים) + 2OH-(ac) => Zn (OH)2(ים) + 2e-

2 אלקטרונים משוחררים על ידי חמצון של אבץ לנסוע למעגל חיצוני, שבו הם אחראים על המנגנון האלקטרוני של החפץ..

לאחר מכן, הם חוזרים לערימה דרך המסוף החיובי (+), הקתודה; כלומר, הם הולכים דרך האלקטרודה MnO2-גרפיט. מאחר והדבק יש לחות מסוימת, התגובה הבאה מתרחשת:

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

עכשיו MNO2 האלקטרונים ב- Zn מופחתים או צוברים. מסיבה זו מסוף זה מתאים הקתודה, שבו מתרחשת ירידה.

שים לב כי OH- זה reenerates בסוף המחזור כדי להפעיל מחדש את החמצון של Zn; במילים אחרות, הם מתפזרים באמצע הדבק עד שהם באים במגע שוב עם אבקת אבקת.

כמו כן, מוצרים גזי אינם נוצרים, כמו במקרה של סוללות אבץ פחמן שבו NH נוצר3 ו - H2.

יגיע לנקודה שבה כל פני השטח של האלקטרודה יהיה מכוסה על ידי מוצקים של Zn (OH)2 ו - MNO (OH), כדי לסיים את אורך החיים השימושיים של הסוללה.

סוללות נטענות

סוללת אלקליין המתואר אינו נטענת, כך פעם אחת "מת" אין דרך להשתמש בו שוב. זה לא המקרה עם אלה נטענים, אשר מאופיינים על ידי תגובות הפיך.

כדי להפוך את המוצרים ריאגנטים, זרם חשמלי חייב להיות מיושם בכיוון ההפוך (לא מן האנודה אל הקתודה, אבל מן הקתודה אל האנודה).

דוגמה של סוללה אלקליין נטענת הוא NiMH. זה מורכב מאנודה NiOOH, אשר מאבד אלקטרונים מכוונים קטודה ניקל הידריד. כאשר הסוללה משמשת היא משוחררת, וזה המקום שבו הביטוי המוכר "לטעון את הסוללה" מגיע..

לכן, ניתן לטעון אותו מאות פעמים, לפי הצורך; עם זאת, הפעם לא ניתן להפוך לחלוטין את התנאים המקוריים הגיעו (וזה יהיה לא טבעי).

כמו כן, לא ניתן לטעון אותו באופן שרירותי: יש לעקוב אחר ההנחיות המומלצות על ידי היצרן.

לכן במוקדם או במאוחר סוללות אלה גם למות ולאבד את האפקטיביות שלהם. עם זאת, יש לו את היתרון של לא להיות חד פעמי מיידי, תורם פחות זיהום.

סוללות נטענות אחרות הן סוללות ניקל-קדמיום וליתיום.

שימושים

כמה גרסאות של סוללות אלקליין הן כל כך קטנות, כי הם יכולים לשמש שעונים, שלט רחוק, שעונים, מכשירי רדיו, צעצועים, מחשבים, קונסולות, פנסים, וכו ' אחרים, הם גדולים יותר מאשר פסלון של מלחמת הכוכבים שיבוט.

למעשה, בשוק אלה הם אלה השולטים על סוגים אחרים של סוללות (לפחות לשימוש ביתי). הם לאחרונה יותר וליצור יותר חשמל סוללות קונבנציונאלי Leclanché.

למרות סוללת אבץ-מנגן אינו מכיל חומרים רעילים, סוללות אחרות, כגון כספית, לפתוח דיון על ההשפעה האפשרית שלה על הסביבה.

מצד שני, סוללות אלקליין לעבוד טוב מאוד על פני מגוון רחב של טמפרטורות; יכול אפילו לעבוד מתחת 0 ° C, ולכן הם מקור טוב של חשמל עבור התקנים אלה מוקפים קרח.

הפניות

  1. צמרמורת & אטקינס. (2008). כימיה אנאורגנית (מהדורה רביעית). מק גרב היל.
  2. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. (2008). כימיה (8th ed.). למידה CNGAGE.
  3. בובי (10 במאי 2014). למידע נוסף על רוב סוללות אלקליין אמין. מקור: upsbatterycenter.com
  4. דוראסל. (2018). שאלות נפוצות: מדע. שוחזר מ: duracell.mx
  5. בוייר, טימותי. (19 באפריל 2018). מה ההבדל בין סוללות אלקליין & אלקליין? Scinencing. מקור: sciencing.com
  6. מייקל וו. דוידסון ואוניברסיטת פלורידה. (2018). סוללת מנגן אלקליין. מקור: micro.magnet.fsu.edu