Sārmu bateriju komponenti, darbība un izmantošana

The sārma baterija tas ir akumulators, kurā tā elektrolītiskā sastāva pH ir pamata. Šī ir galvenā atšķirība starp šo akumulatoru un daudziem citiem, ja tā elektrolīti ir skābi; tāpat kā cinka-oglekļa baterijas, kas izmanto NH sāļus₄Cl vai pat koncentrēta sērskābe automašīnu baterijās.

Tā ir arī sausa šūna, jo pamata elektrolīti ir pastas veidā ar zemu mitruma procentu; bet pietiekami, lai ļautu iesaistīto jonu migrācijai ķīmiskās reakcijās pret elektrodiem un tādējādi pabeigt elektronu ķēdi.

Iepriekš attēlā ir 9V Duracell akumulators, kas ir viens no pazīstamākajiem sārma bateriju piemēriem. Jo lielāks ir kaudze, jo ilgāks tā kalpošanas laiks un darba kapacitāte (īpaši, ja tie paredzēti ierīcēm, kas patērē daudz enerģijas). Mazām ierīcēm ir pieejamas AA un AAA baterijas.

Vēl viena atšķirība, izņemot tās elektrolītiskā sastāva pH, ir tā, ka tie ir uzlādējami vai nē, jo tie ilgst ilgāk nekā skābes baterijas..

Indekss

• 1 Sārma akumulatora sastāvdaļas
  • 1.1 Pamata elektrolīti
• 2 Darbība
  • 2.1 Uzlādējamās baterijas
• 3 Lietojumi
• 4 Atsauces

Sārma akumulatora sastāvdaļas

Cinka-oglekļa kaudzē ir divi elektrodi: viens cinks un otrs grafīta ogleklis. Savā "pamata versijā" viens no elektrodiem, nevis grafīts, sastāv no mangāna oksīda (IV), MnO.₂ sajauc ar grafītu.

Abu elektrodu virsma tiek patērēta un pārklāta ar cietajām vielām, kas rodas no reakcijām.

Turklāt, tā vietā, lai alva ar homogēnu cinka virsmu kā šūnu konteineru, ir virkne kompaktdisku (augšējais attēls)..

MnO stienis atrodas visu disku centrā₂, augšējā galā izvirzās izolācijas paplāksne un iezīmē akumulatora pozitīvo spaili (katodu).

Ņemiet vērā, ka diski ir pārklāti ar porainu slāni un metāla slāni; pēdējais varētu būt arī plāns plastmasas plēve.

Pāļa pamatne ir negatīvā terminālī, kur cinks oksidē un atbrīvo elektronus; bet tiem ir nepieciešama ārēja ķēde, lai sasniegtu pāļa augšdaļu, tās pozitīvo termināli.

Cinka virsma nav gluda, kā tas ir Leclanché šūnu gadījumā, bet raupja; tas nozīmē, ka viņiem ir daudz poru un liela virsmas platība, kas palielina kaudzes aktivitāti.

Pamata elektrolīti

Bateriju forma un struktūra mainās atkarībā no tā veida un konstrukcijas. Tomēr visām sārma baterijām ir kopējais to elektrolītiskā sastāva pH, kas ir saistīts ar NaOH vai KOH pievienošanu pastas maisījumam..

Patiesībā tie ir OH joni^- tie, kas piedalās atbildīgā reakcijā par šo objektu radīto elektroenerģiju.

Darbība

Kad sārma akumulators ir pievienots ierīcei un aizdedzināts, cinks nekavējoties reaģē ar OH^- makaroni:

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

2 elektroni, ko atbrīvo cinka oksidēšanās ceļā uz ārējo ķēdi, kur viņi ir atbildīgi par artefakta elektronisko mehānismu..

Tad viņi atgriežas kaudzē caur pozitīvo (+) termināli, katodu; tas ir, viņi iet caur MnO elektrodu₂-grafīts. Tā kā pastai ir noteikts mitrums, notiek šāda reakcija:

2MNO₂(s) + 2H₂O (l) + 2e^- => 2MO (OH) (s) + 2OH^-(ac)

Tagad MnO₂ Zn elektroni tiek samazināti vai iegūti. Tieši šī iemesla dēļ šis terminālis atbilst katodam, kur notiek samazinājums.

Ņemiet vērā, ka OH^- cikla beigās tā atjaunojas, lai restartētu Zn oksidāciju; citiem vārdiem sakot, tie izkliedējas pastas vidū, līdz tie atkal nonāk saskarē ar cinka pulveri.

Arī gāzveida produkti netiek veidoti, kā tas ir gadījumā ar cinka-oglekļa akumulatoru, kur tiek ģenerēts NH₃ un H₂.

Tiks ierīkots punkts, kur visa elektroda virsma tiks pārklāta ar Zn (OH) cietvielām.₂ un MnO (OH), kas izbeidz akumulatora lietderīgo kalpošanas laiku.

Uzlādējamās baterijas

Aprakstītais sārma akumulators nav atkārtoti uzlādējams, tāpēc, kad "miris" nav iespējams to vēlreiz izmantot. Tas neattiecas uz uzlādējamām ierīcēm, kam raksturīgas atgriezeniskas reakcijas.

Lai atgrieztu produktus pret reaģentiem, elektriskā strāva jāpieliek pretējā virzienā (nevis no anoda līdz katodam, bet no katoda līdz anodam)..

Uzlādējama sārma akumulatora piemērs ir NiMH. Tas sastāv no NiOOH anoda, kas zaudē elektronus, kas vērsti uz niķeļa hidrīda katodu. Kad akumulators tiek izmantots, tas tiek izlādēts, un no tā nāk pazīstamais frāze "uzlādēt akumulatoru"..

Tādējādi, ja nepieciešams, to var uzlādēt simtiem reižu; tomēr laiku nevar pilnībā atcelt un sākotnējos apstākļus sasniegt (kas būtu nedabisks).

Tāpat to nevar uzlādēt patvaļīgi: jāievēro ražotāja ieteiktās vadlīnijas.

Tāpēc agrāk vai vēlāk šīs baterijas bojājas un zaudē savu efektivitāti. Tomēr tā priekšrocība ir tā, ka tā nav ātri izmantojama, mazinot piesārņojumu.

Citas baterijas ir niķeļa-kadmija un litija baterijas.

Lietojumi

Daži sārma bateriju varianti ir tik mazi, ka tos var izmantot pulksteņos, tālvadības pults, pulksteņos, radio, rotaļlietās, datoros, konsolēs, zibspuldzēs utt. Citi ir lielāki par Star Wars klona figūriņu.

Patiesībā tirgū tie ir tie, kas dominē pār citu veidu baterijām (vismaz lietošanai mājās). Tie ilgst un rada vairāk elektroenerģijas nekā parastās Leclanché baterijas.

Lai gan cinka-mangāna akumulators nesatur toksiskas vielas, citas baterijas, piemēram, dzīvsudrabs, sāk diskusiju par tās iespējamo ietekmi uz vidi..

No otras puses, sārma baterijas darbojas ļoti daudzās temperatūrās; var pat strādāt zem 0 ° C, tāpēc tie ir labs elektroenerģijas avots tām ierīcēm, kuras ieskauj ledus.

Atsauces

1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija (Ceturtais izdevums). Mc Graw kalns.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Ķīmija (8. izdevums). CENGAGE Learning.
3. Bobby (2014. gada 10. maijs). Uzziniet vairāk par drošākajām sārma baterijām. Saturs iegūts no: upsbatterycenter.com
4. Duracell. (2018). Biežāk uzdotie jautājumi: zinātne. Atgūts no: duracell.mx
5. Boyer, Timothy. (2018. gada 19. aprīlis). Kāda ir atšķirība starp Alkaline & Non-Alkaline baterijām? Science. Saturs iegūts no: sciencing.com
6. Michael W. Davidson un Floridas štata universitāte. (2018). Alkaline-mangāna baterija. Saturs iegūts no: micro.magnet.fsu.edu