Torkcellsstruktur och drift

en torrcell det är ett batteri vars elektrolytiska medium består av en pasta och inte en lösning. Denna pasta har emellertid en viss fuktighet, och av dessa skäl är det inte strängt torrt.

Den lilla mängden vatten räcker för att joner ska röra sig och därigenom flödet av elektroner inuti högen.

Dess enorma fördel över de första våta staplarna är att eftersom det är en elektrolytpasta, kan dess innehåll inte spillas. något som hände med våta batterier, som var farligare och ömtåligare än sina torra motsvarigheter. Med tanke på omöjligheten av spill, finner den torra cellen användning i antal bärbara och mobila enheter.

På bilden ovan har du ett torrt zink-kol batteri. Mer exakt är det en modern version av Georges Leclanché-stacken. Det är av allt det vanligaste och kanske det enklaste.

Dessa enheter representerar en energiskomfort på grund av att du har i din ficka kemisk energi som kan omvandlas till el; och på detta sätt beror inte på strömmen eller kraften från de stora kraftverken och dess stora nätverk av torn och kablar.

index

• 1 Torkcellsstruktur
  • 1.1 Elektroder
  • 1.2 terminaler
  • 1.3 Sand och vax
• 2 drift
  • 2.1 Oxidering av zinkelektroden
  • 2.2 Reduktion av ammoniumklorid
  • 2.3 Hämta
• 3 referenser

Torkcellsstruktur

Vad är strukturen hos en torrcell? På bilden kan du se omslaget, vilket inte är mer än en polymerfilm, stål och de två terminalerna vars isolerande brickor sticker ut från framsidan.

Detta är dock bara dess yttre utseende; I sitt inre ligger de viktigaste delarna, vilket säkerställer att den fungerar väl.

Varje torrcell kommer att ha sina egna egenskaper, men endast zink-kolbatteriet kommer att övervägas, varifrån en generell struktur för alla andra batterier kan schematiseras..

Batteriet av två eller flera batterier är förstås som ett batteri, och det senare är voltaiska celler, vilket kommer att förklaras i ett nästa avsnitt.

elektroder

Den inre strukturen hos ett zink-kolbatteri visas i den övre bilden. Oavsett vad den voltaiska cellen är, borde det alltid vara (vanligtvis) två elektroder: en av vilken elektroner släpps och en annan som tar emot dem.

Elektroderna är ledande material av elektricitet, och för att det ska vara aktuellt måste båda ha olika elektronegativiteter.

Till exempel är zinken, den vita tenn som omsluter batteriet, där elektronerna avgår till den elektriska kretsen (enheten) där den ansluter.

Å andra sidan är i hela mediet grafitkolelektroden; nedsänktes också i en pasta bestående av NH₄Cl, ZnCl₂ och MnO₂.

Denna elektrod är den som mottar elektronerna och märker att den har symbolen "+", vilket betyder att det är den positiva terminalen på batteriet.

terminaler

Som sedd ovanför grafitstången i bilden finns det den positiva elektriska terminalen; och nedan, från den inre zinkburken, från vilken elektronerna flyter, den negativa terminalen.

Det är därför batterierna har märken "+" eller "-" för att ange rätt sätt att ansluta dem till enheten och sålunda låta den slå på.

Sand och vax

Fastän det inte visas, är pastan som skyddas av en dämpnings sand och ett vax tätning som förhindrar, till mild omröring eller mekanisk påverkan, spilla eller kontakta med stålet.

drift

Hur fungerar en torrcell? Till att börja med är det en voltaisk cell, det genererar el från kemiska reaktioner. Därför förekommer redoxreaktioner inom staplar, där arter förstärker eller förlorar elektroner.

Elektroderna fungerar som en yta som underlättar och möjliggör utvecklingen av dessa reaktioner. Beroende på deras belastning kan oxidation eller reduktion av arten uppstå.

För att bättre förstå detta kommer vi att förklara endast de kemiska aspekter som zink-kolhällen omsluter.

Oxidation av zinkelektroden

Så snart den elektroniska enheten är påslagen kommer batteriet att släppa ut elektroner genom att oxidera zinkelektroden. Detta kan representeras av följande kemiska ekvation:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Om det finns mycket Zn²⁺ Omger metallet, en positiv laddningspolarisation kommer att inträffa, så det blir ingen ytterligare oxidation. Därför är Zn²⁺ måste diffundera genom pastan till katoden, där elektronerna kommer att återvända.

Elektronerna, när de har aktiverat artefakten, återvänder de till den andra elektroden: grafiten, för att hitta några kemiska arter "väntar på den".

Reduktion av ammoniumklorid

Som sagt ovan är i pastaen NH₄Cl och MnO₂, ämnen som sätter pH-värdet surt. Så snart elektronerna kommer in, kommer följande reaktioner att inträffa:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

De två produkterna, ammoniak och molekylärt väte, NH₃ och H₂, de är gaser och kan därför "blåsa upp" högen om de inte genomgår andra omvandlingar; som till exempel följande två:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Observera att ammonium reducerades (vunnit elektroner) för att bli NH₃. Därefter neutraliserades dessa gaser av de andra komponenterna i pastan.

Komplexet [Zn (NH₃)₄]²⁺ underlättar diffusionen av Zn-joner²⁺ mot katoden och därigenom förhindra att batteriet "stoppar".

Apparatens externa krets fungerar som en bro för elektroner; annars skulle det aldrig finnas en direkt koppling mellan zinkburken och grafitelektroden. I bilden av strukturen skulle nämnda krets komma att representera den svarta kabeln.

urladdning

Torra batterier har många varianter, storlekar och arbetsspänningar. Vissa av dem är inte laddningsbara (primära voltaceller), medan andra är (sekundära voltaceller).

Zink-kolbatteriet har en arbetsspänning på 1,5V. Deras former förändras beroende på deras elektroder och sammansättningen av deras elektrolyter.

Det kommer att komma en punkt där all elektrolyt har reagerat, och oavsett hur mycket zink som oxideras kommer det inte att finnas någon art som tar emot elektronerna och främjar deras frisättning.

Dessutom kan det vara fallet där de bildade gaserna inte längre neutraliseras och förblir under tryck inuti pålarna.

Zink-kolbatterier och andra som inte är laddningsbara måste återvinnas. eftersom dess komponenter, särskilt om de är nickelkadmium, är skadliga för miljön genom att förorena mark och vatten.

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. "Dry-Cell" -batteriet. Hämtad från: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10 december 2014). Vad är ett torrcellsbatteri? Hämtad från: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24 april 2017). Hur fungerar torrbatterier? Sciencing. Hämtad från: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Batterier. Hämtad från: explainthatstuff.com.