Šarminių baterijų komponentai, veikimas ir naudojimas



The šarminė baterija tai yra baterija, kurios elektrolitinės sudėties pH yra bazinė. Tai yra pagrindinis skirtumas tarp šio akumuliatoriaus ir daugelio kitų, kai jo elektrolitai yra rūgštūs; kaip ir cinko-anglies baterijos, kuriose naudojamos NH druskos4Cl, ar net koncentruota sieros rūgštis automobiliuose.

Jis taip pat yra sausas elementas, nes pagrindiniai elektrolitai yra pastos, turinčios nedidelę drėgmės dalį, pavidalu; tačiau pakanka, kad dalyvaujantys jonai galėtų migruoti į chemines reakcijas į elektrodus ir taip užbaigti elektronų grandinę.

Viršuje esančiame paveikslėlyje yra 9V „Duracell“ baterija, viena iš geriausiai žinomų šarminių baterijų pavyzdžių. Kuo didesnis stekas, tuo ilgesnis jo tarnavimo laikas ir darbingumas (ypač jei jie skirti prietaisams, kurie sunaudoja daug energijos). Mažiems prietaisams yra AA ir AAA baterijos.

Kitas skirtumas, išskyrus jo elektrolitinės sudėties pH, yra tai, kad jie gali būti įkraunami ilgiau nei rūgštinės baterijos.

Indeksas

  • 1 Šarminės baterijos komponentai
    • 1.1 Baziniai elektrolitai
  • 2 Veikimas
    • 2.1 Įkraunamos baterijos
  • 3 Naudojimas
  • 4 Nuorodos

Šarminės baterijos komponentai

Cinko ir anglies krūvoje yra du elektrodai: vienas cinkas ir kitas grafitas. „Pagrindinėje versijoje“ vienas iš elektrodų, o ne grafitas, susideda iš mangano oksido (IV), MnO2 sumaišyti su grafitu.

Abiejų elektrodų paviršius suvartojamas ir padengiamas reakcijomis susidariusiomis kietosiomis medžiagomis.

Be to, vietoj alavo su homogeniniu cinko paviršiumi, kaip ląstelės talpyklą, yra keletas kompaktinių diskų (viršutinis vaizdas).

MnO strypas yra visų diskų centre2, kurio viršutiniame gale išsikiša izoliacinė poveržlė ir žymi teigiamą baterijos gnybtą (katodą).

Atkreipkite dėmesį, kad diskai yra padengti poringu sluoksniu ir metaliniu sluoksniu; pastarasis taip pat gali būti plona plastikinė plėvelė.

Polių pagrindas sudaro neigiamą terminalą, kur cinkas oksiduoja ir atpalaiduoja elektronus; tačiau jiems reikia išorinės grandinės, kad pasiektų krūvos viršūnę, jos teigiamą terminalą.

Cinko paviršius nėra lygus, kaip yra Leclanché ląstelių atveju, bet šiurkštus; tai yra, jie turi daug porų ir didelį paviršiaus plotą, kuris padidina krūvos aktyvumą.

Pagrindiniai elektrolitai

Baterijų forma ir struktūra keičiasi pagal tipą ir konstrukciją. Tačiau visose šarminėse baterijose yra bendras jų elektrolitinės sudėties pH, kuris yra dėl to, kad pastos mišinyje pridedama NaOH arba KOH..

Tiesą sakant, jie yra OH jonai- tie, kurie dalyvauja atsakingose ​​reakcijose dėl šių objektų prisidėjusios elektros energijos.

Veikimas

Kai šarminė baterija prijungta prie prietaiso ir užsidega, cinkas nedelsdamas reaguoja su OH- makaronų:

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

2 elektronai, išleidžiami oksiduojant cinką, patenka į išorinę grandinę, kur jie yra atsakingi už elektroninį artefakto mechanizmą..

Tada jie grįžta į krūvą per teigiamą (+) terminalą, katodą; tai yra, jie eina per MnO elektrodą2-grafitas. Kadangi pasta turi tam tikrą drėgmę, vyksta tokia reakcija:

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

Dabar MnO2 Zn elektronai mažinami arba įgyjami. Būtent dėl ​​šios priežasties šis terminalas atitinka katodą, kur vyksta sumažinimas.

Atkreipkite dėmesį, kad OH- ciklo pabaigoje jis atgaivina Zn oksidaciją; kitaip tariant, jie pasklinda pastos viduryje, kol vėl susilieja su cinko milteliais.

Be to, nesusidaro dujiniai produktai, kaip tai daroma cinko ir anglies akumuliatoriuje, kur susidaro NH3 ir H2.

Čia bus taškas, kur visas elektrodo paviršius bus padengtas Zn (OH) kietosiomis medžiagomis.2 ir MnO (OH), baigiantis baterijos naudingo tarnavimo laikas.

Įkraunamos baterijos

Apibūdinta šarminė baterija nėra įkraunama, taigi, kai „miręs“, nėra galimybės jį naudoti. Taip nėra su įkraunamais, kurie pasižymi grįžtamąja reakcija.

Norėdami pakeisti produktus į reagentus, priešinga kryptimi turi būti įjungta elektros srovė (ne iš anodo iki katodo, bet iš katodo iki anodo).

Įkraunamos šarminės baterijos pavyzdys yra „NiMH“. Tai susideda iš NiOOH anodo, kuris praranda elektronus, nukreiptus į nikelio hidrido katodą. Kai naudojamas akumuliatorius, jis iškraunamas, ir čia atsiranda žinoma frazė „įkrauti akumuliatorių“..

Taigi, jei reikia, ją galima įkrauti šimtus kartų; tačiau laikas negali būti visiškai atšauktas ir pasiekiamos pradinės sąlygos (kurios būtų nenatūralios).

Be to, jo negalima įkrauti savavališkai: turi būti laikomasi gamintojo rekomenduojamų rekomendacijų.

Štai kodėl anksčiau ar vėliau šios baterijos nyksta ir praranda savo efektyvumą. Tačiau jos privalumas yra tai, kad jis nėra greitai disponuojamas, o tai mažiau prisideda prie taršos.

Kitos įkraunamos baterijos yra nikelio-kadmio ir ličio baterijos.

Naudojimas

Kai kurie šarminių baterijų variantai yra tokie maži, kad juos galima naudoti laikrodžiuose, nuotolinio valdymo pultuose, laikrodžiuose, radijuose, žaisluose, kompiuteriuose, konsolėse, žibintuose ir kt. Kiti, yra didesni nei Star Wars klono figūrėlė.

Iš tiesų rinkoje jie yra tie, kurie dominuoja kitų tipų baterijomis (bent jau namuose). Jie trunka ilgiau ir generuoja daugiau elektros energijos nei įprastos „Leclanché“ baterijos.

Nors cinko-mangano baterijoje nėra toksiškų medžiagų, kitos baterijos, pvz., Gyvsidabris, pradeda diskusijas apie galimą poveikį aplinkai..

Kita vertus, šarminės baterijos labai gerai veikia daugelyje temperatūrų; gali net dirbti žemiau 0 ° C, todėl jie yra geras elektros energijos šaltinis tiems prietaisams, kurie yra apsupti ledo.

Nuorodos

  1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganinė chemija (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw kalnas.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemija (8-asis red.). Mokymosi mokymas.
  3. Bobby (2014 m. Gegužės 10 d.). Sužinokite daugiau apie patikimiausias šarmines baterijas. Gauta iš: upsbatterycenter.com
  4. Duracell. (2018). Dažnai užduodami klausimai: mokslas. Susigrąžinta iš: duracell.mx
  5. Boyer, Timothy. (2018 m. Balandžio 19 d.). Koks skirtumas tarp šarminių ir ne šarminių baterijų? Moksliniai tyrimai. Gauta iš: sciencing.com
  6. Michaelas W. Davidsonas ir Floridos valstijos universitetas. (2018). Šarminis-mangano akumuliatorius. Gauta iš: micro.magnet.fsu.edu