Alkaliska batterikomponenter, drift och användningsområden

den alkaliskt batteri det är ett batteri där pH-värdet av dess elektrolytiska komposition är grundläggande. Detta är den största skillnaden mellan detta batteri och många andra där dess elektrolyter är sura. som det är fallet med zink-kolbatterier som använder NH-salter₄Cl, eller till och med koncentrerad svavelsyra i bilbatterier.

Det är också en torrcell, eftersom de grundläggande elektrolyterna är i form av en pasta med en låg andel fuktighet; men tillräckligt för att tillåta en migrering av de deltagande jonerna i de kemiska reaktionerna mot elektroderna och sålunda fullborda elektronkretsen.

I bilden ovan har du ett 9V Duracell-batteri, ett av de mest kända exemplen på alkaliska batterier. Ju större stacken desto längre är dess livstid och arbetsförmåga (speciellt om de är avsedda för enheter som förbrukar mycket energi). För små enheter är AA och AAA-batterier tillgängliga.

En annan skillnad, utöver pH-värdet i sin elektrolytkomposition, är att, uppladdningsbar eller ej, de brukar vara längre än syra batterier.

index

• 1 Komponenter i alkalibatteriet
  • 1.1 Grundläggande elektrolyter
• 2 drift
  • 2.1 Uppladdningsbara batterier
• 3 användningsområden
• 4 referenser

Komponenter av alkalibatteriet

I zink-kolhällen finns det två elektroder: en zink och det andra grafitiska kolet. I sin "grundläggande version" består en av elektroderna istället för att vara grafit, av manganoxid (IV), MnO₂ blandad med grafit.

Ytan på båda elektroderna konsumeras och beläggs med de fasta ämnena som härrör från reaktionerna.

I stället för en tenn med en homogen zinkyta som behållare för cellen finns också en serie av kompaktskivor (toppbild).

En stav av MnO ligger i mitten av alla skivor₂, vid sin övre ände sticker ut en isolerande bricka och markerar batteriets positiva anslutning (katod).

Observera att skivorna är täckta med ett poröst skikt och ett metallskikt; den senare kan också vara en tunn plastfilm.

Basen av stapeln utgör i den negativa terminalen, där zinken oxiderar och släpper ut elektronerna; men dessa behöver en extern krets för att nå toppen av stapeln, dess positiva terminal.

Zinkytan är inte slät, vilket är fallet med Leclanché-celler, men grovt; det vill säga de har många porer och en stor yta som ökar aktiviteten hos högen.

Grundläggande elektrolyter

Formen och strukturen på batterierna ändras enligt typ och design. Emellertid har alla alkaliska batterier gemensamt ett basalt pH i deras elektrolytkomposition, vilket beror på tillsatsen av NaOH eller KOH till pastanblandningen.

Egentligen är de OH-joner^- de som deltar i de ansvariga reaktionerna i den elektriska energin som bidrar med dessa föremål.

drift

När det alkaliska batteriet har anslutits till apparaten och antänds, reagerar zinket omedelbart med OH^- av pastaen:

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

De 2 elektronerna som frigörs genom oxidationen av zinkresan till den externa kretsen, där de ansvarar för artefaktens elektroniska mekanism..

Sedan återvänder de till högen genom den positiva (+) terminalen, katoden; det vill säga de går igenom MnO-elektroden₂-grafit. Eftersom pastan har en viss fuktighet sker följande reaktion:

2MnO₂(s) + 2H₂O (1) + 2e^- => 2MnO (OH) (s) + 2OH^-(Aq)

Nu MnO₂ Elektronerna i Zn reduceras eller uppnås. Det är av denna anledning att denna terminal motsvarar katoden, vilket är där minskningen sker.

Observera att OH^- det regenererar i slutet av cykeln för att starta om oxidationen av Zn; Med andra ord diffunderar de i mitten av pastan tills de kommer i kontakt igen med den pulverformiga zinken.

Även gasformiga produkter bildas inte, vilket är fallet med zink-kolbatteriet där NH genereras₃ och H₂.

Det kommer att komma en punkt där hela ytan av elektroden kommer att täckas av fastämnena av Zn (OH)₂ och MnO (OH), vilket slutar batteriets livslängd.

Uppladdningsbara batterier

Det alkaliska batteriet som beskrivs är inte laddningsbart, så att det en gång är "dött" det inte går att använda det igen. Detta är inte fallet med laddningsbara, som kännetecknas av reversibla reaktioner.

För att omvända produkterna till reagens måste en elektrisk ström appliceras i motsatt riktning (inte från anoden till katoden, men från katoden till anoden).

Ett exempel på ett uppladdningsbart alkaliskt batteri är NiMH. Detta består av en NiOOH-anod, som förlorar elektroner som riktas mot nickelhydridkatoden. När batteriet används är det urladdat, och här kommer den bekanta frasen "ladda batteriet" från..

Således kan den laddas upp hundratals gånger, efter behov. tiden kan dock inte helt vändas och de ursprungliga förhållandena nått (vilket skulle vara onaturligt).

Dessutom kan den inte laddas på ett godtyckligt sätt: de riktlinjer som rekommenderas av tillverkaren måste följas.

Det är därför som dessa batterier förr eller senare försvinner och förlorar sin effektivitet. Det har emellertid fördelen att det inte går snabbt att disponera, vilket bidrar mindre till förorening.

Andra uppladdningsbara batterier är nickelkadmium och litiumbatterier.

tillämpningar

Vissa varianter av alkaliska batterier är så små att de kan användas i klockor, fjärrkontroller, klockor, radioapparater, leksaker, datorer, konsoler, ficklampor etc. Andra är större än en figur av en Star Wars klon.

I själva verket är det på marknaden dessa som dominerar över andra typer av batterier (åtminstone för hemmabruk). De varar längre och genererar mer el än konventionella Leclanché-batterier.

Även om zinkmanganbatteriet inte innehåller giftiga ämnen, öppnar andra batterier, som kvicksilver, en debatt om dess eventuella miljöpåverkan.

Å andra sidan fungerar alkaliska batterier mycket bra över ett brett temperaturområde; kan till och med arbeta under 0 ° C, så de är en bra strömkälla för de enheter som är omgivna av is.

referenser

1. Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
3. Bobby. (10 maj 2014). Läs mer om de mest pålitliga alkaliska batterierna. Hämtad från: upsbatterycenter.com
4. Duracell. (2018). Vanliga frågor: vetenskap. Återställd från: duracell.mx
5. Boyer, Timothy. (19 april 2018). Vad är skillnaden mellan alkaliska och icke-alkaliska batterier? Sciencing. Hämtad från: sciencing.com
6. Michael W. Davidson och Florida State University. (2018). Alkalisk-Manganbatteriet. Hämtad från: micro.magnet.fsu.edu