Sausųjų ląstelių struktūra ir veikimas

Vienas sausas elementas tai akumuliatorius, kurio elektrolitinę terpę sudaro pasta, o ne tirpalas. Tačiau ši pasta turi tam tikrą drėgmės lygį ir dėl šių priežasčių nėra griežtai sausas.

Mažas vandens kiekis yra pakankamas, kad jonai galėtų judėti, taigi ir elektronų srautas krūvoje.

Jo didžiulis pranašumas, palyginti su pirmosiomis drėgnomis poliais, yra tai, kad, kadangi tai elektrolitinė pasta, jo turinys negali būti išsiliejęs; kažkas, kas atsitiko su šlapiomis baterijomis, kurios buvo pavojingesnės ir švelnesnės už jų sausus kolegas. Atsižvelgiant į neįmanoma išsiliejimą, sausas elementas suranda naudojimą nešiojamuose ir mobiliuosiuose įrenginiuose.

Viršutiniame paveikslėlyje turite sausą cinko ir anglies akumuliatorių. Tiksliau sakant, tai moderni „Georges Leclanché“ kamino versija. Iš visų tai yra labiausiai paplitusi ir galbūt paprasčiausia.

Šie prietaisai yra energijos komfortas, nes jūsų kišenėje cheminė energija gali būti transformuojama į elektros energiją; ir tokiu būdu nepriklauso nuo didžiųjų elektrinių ir jos didelio bokštų ir kabelių tinklo.

Indeksas

• 1 Sausos ląstelės struktūra
  • 1.1 Elektrodai
  • 1.2 Terminalai
  • 1.3 Smėlis ir vaškas
• 2 Veikimas
  • 2.1 Cinko elektrodo oksidavimas
  • 2.2 Amonio chlorido redukcija
  • 2.3 Atsisiųsti
• 3 Nuorodos

Sausųjų ląstelių struktūra

Kokia yra sauso elemento struktūra? Vaizde galite pamatyti jo dangtelį, kuris yra ne tik polimerinė plėvelė, plienas, ir du gnybtai, kurių izoliacinės poveržlės išsikiša iš priekio.

Tačiau tai tik jo išorinė išvaizda; jos viduje yra svarbiausios jos dalys, užtikrinančios tinkamą jo veikimą.

Kiekvienas sausas elementas turi savo charakteristikas, tačiau bus atsižvelgta tik į cinko ir anglies bateriją, iš kurios galima schemuoti bendrą visų kitų baterijų struktūrą..

Dviejų ar daugiau baterijų baterija yra suprantama kaip baterija, o pastarosios yra volatinės ląstelės, kaip bus paaiškinta kitame skyriuje.

Elektrodai

Viršutiniame paveikslėlyje parodyta cinko ir anglies akumuliatoriaus vidinė struktūra. Nesvarbu, kokia yra voltaicinė ląstelė, visada turi būti (paprastai) du elektrodai: vienas, iš kurio atleidžiami elektronai, ir kitas, kuris juos gauna.

Elektrodai yra elektros laidžios medžiagos, ir norint, kad jos būtų srovės, turi būti skirtingi elektronegatyvumai.

Pavyzdžiui, cinkas, balta skarda, kurioje yra akumuliatorius, yra tas, kur elektronai išvyksta į elektros grandinę (įrenginį), kur jis jungia.

Kita vertus, visa terpė yra grafito anglies elektrodas; taip pat panardintas į pastą, kurią sudaro NH₄Cl, ZnCl₂ ir MnO₂.

Šis elektrodas yra tas, kuris gauna elektronus, ir pastebi, kad jis turi simbolį „+“, o tai reiškia, kad tai yra teigiamas akumuliatoriaus gnybtas.

Terminalai

Kaip matyti virš grafito strypo vaizde, yra teigiamas elektros terminalas; ir žemiau, iš vidinio cinko, iš kurio gali eiti elektronai, neigiamas terminalas.

Štai kodėl baterijos turi „+“ arba „-“ ženklus, kad būtų parodytas teisingas būdas juos prijungti prie prietaiso ir taip leisti jam įjungti.

Smėlis ir vaškas

Nors ji nėra parodyta, pasta yra apsaugota pagal švelninantį smėlį ir vaško sandariklį, kuris neleidžia jam išsiliejti arba susilieti su plienu nedidelių mechaninių smūgių ar maišymo atveju..

Veikimas

Kaip veikia sausas elementas? Pirmiausia, tai yra voltaic ląstelė, tai yra, ji generuoja elektros energiją iš cheminių reakcijų. Todėl pernelyg didelės reakcijos atsiranda polių viduje, kur rūšys gauna arba praranda elektronus.

Elektrodai tarnauja kaip paviršius, kuris palengvina ir leidžia plėtoti šias reakcijas. Priklausomai nuo jų apkrovų, gali atsirasti oksidacija arba rūšies sumažėjimas.

Norėdami tai geriau suprasti, mes paaiškinsime tik cheminius aspektus, kuriuos apima cinko-anglies polių.

Cinko elektrodo oksidavimas

Kai tik įjungiamas elektroninis įrenginys, baterija išsiskiria elektronais oksiduojant cinko elektrodą. Tai galima apibūdinti pagal šią cheminę lygtį:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Jei yra daug Zn²⁺ aplink metalą atsiras teigiamas įkrovos poliarizacija, todėl nebebus oksiduojama. Todėl Zn²⁺ turi pasiskirstyti per pasta į katodą, kur elektronai sugrįš.

Elektronai, kai jie suaktyvino artefaktą, grįžta į kitą elektrodą - grafitą, kad surastų kai kurias chemines rūšis „laukia“..

Amonio chlorido sumažinimas

Kaip nurodyta pirmiau, makaronuose yra NH₄Cl ir MnO₂, medžiagų rūgštingumą. Kai tik elektronai pateks, pasirodys šios reakcijos:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Du produktai, amoniako ir molekulinis vandenilis, NH₃ ir H₂, jie yra dujos, todėl gali „išpūsti“ krūvą, jei jie nepatiria kitų transformacijų; pavyzdžiui, du tokie:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MO₂ => 2MO (OH)

Atkreipkite dėmesį, kad amonio kiekis sumažėjo (gautas elektronai), kad taptų NH₃. Toliau šios dujos neutralizuotos kitų pastos komponentų.

Kompleksas [Zn (NH₃)₄]²⁺ palengvina Zn jonų sklaidą²⁺ į katodą ir taip neleidžia akumuliatoriui „sustoti“.

Prietaiso išorinė grandinė veikia kaip tiltas elektronams; kitaip niekada nebus tiesioginio ryšio tarp cinko ir grafito elektrodo. Struktūros paveiksle minėta grandinė atvaizduos juodąjį kabelį.

Atsisiųsti

Sausos baterijos turi daug variantų, dydžių ir darbinės įtampos. Kai kurios iš jų nėra įkraunamos (pirminės voltaicinės ląstelės), o kitos yra (antrinės volatinės ląstelės).

Cinko ir anglies akumuliatoriaus darbinė įtampa yra 1,5V. Jų formos keičiasi priklausomai nuo jų elektrodų ir jų elektrolitų sudėties.

Ateis taškas, kuriame visi elektrolitai reagavo, ir nesvarbu, kiek cinko oksiduojama, nebus jokių elektronų gavusių ir jų paleidimo rūšių..

Be to, tai gali būti atvejis, kai susidariusios dujos nebe neutralizuojamos ir išlieka slėgio viduje poliai.

Cinko-anglies baterijos ir kiti, kurie nėra įkraunami, turi būti perdirbami; kadangi jos sudedamosios dalys, ypač jei jos yra nikelio-kadmio, kenksmingos aplinkai užteršdamos dirvožemį ir vandenis.

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. „Dry-Cell“ baterija. Gauta iš: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (2014 m. Gruodžio 10 d.). Kas yra sauso elemento baterija? Gauta iš: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (2017 m. Balandžio 24 d.). Kaip veikia sausųjų ląstelių baterijos? Moksliniai tyrimai. Gauta iš: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Akumuliatoriai. Gauta iš: magyar.