Kuivan solun rakenne ja toiminta

 kuiva solu se on akku, jonka elektrolyyttinen väliaine koostuu tahnasta eikä liuoksesta. Tällä tahnalla on kuitenkin tietty kosteustaso, ja tästä syystä se ei ole täysin kuiva.

Pieni määrä vettä riittää ionien liikkumiseen ja siten elektronien virtaukseen kasan sisällä.

Sen valtava etu ensimmäisiin kosteisiin paaluihin nähden on, että koska se on elektrolyyttinen tahna, sen sisältöä ei voi vuotaa; jotain, joka tapahtui kosteilla paristoilla, jotka olivat vaarallisempia ja herkempiä kuin niiden kuivat kollegat. Koska vuoto on mahdotonta, kuiva kenno löytää käyttökelpoiset numerot kannettavissa ja mobiililaitteissa.

Yllä olevassa kuvassa on kuiva sinkki-hiili-akku. Tarkemmin sanottuna se on nykyaikainen versio Georges Leclanchén pinosta. Kaikesta se on yleisin ja ehkä yksinkertaisin.

Nämä laitteet edustavat energiamukavuutta johtuen siitä, että taskussa on kemiallista energiaa, joka voidaan muuntaa sähköksi; ja näin ei riipu suurista voimalaitoksista ja sen valtavasta torni- ja kaapeliverkostosta saatavasta virrasta tai tehosta.

indeksi

• 1 Kuiva solurakenne
  • 1.1 Elektrodit
  • 1.2 Liitännät
  • 1.3 Hiekka ja vaha
• 2 Käyttö
  • 2.1 Sinkkielektrodin hapetus
  • 2.2 Ammoniumkloridin vähentäminen
  • 2.3 Lataa
• 3 Viitteet

Kuiva solurakenne

Mikä on kuivan solun rakenne? Kuvassa näkyy sen kansi, joka ei ole mitään muuta kuin polymeerikalvo, teräs ja kaksi liittimiä, joiden eristävät aluslevyt ulkonevat etupuolelta.

Tämä on kuitenkin vain sen ulkonäkö; sen sisätilat ovat sen tärkeimmät osat, jotka takaavat sen moitteettoman toiminnan.

Kullakin kuivalla solulla on omat ominaisuutensa, mutta vain sinkki-hiili-akku otetaan huomioon, josta voidaan yleisesti rakentaa kaikkien muiden paristojen rakenne..

Kahden tai useamman pariston paristoa pidetään paristona, ja jälkimmäiset ovat voltaattisia soluja, kuten seuraavassa osassa selitetään.

elektrodit

Sinkki-hiili-akun sisäinen rakenne näkyy yläkuvassa. Riippumatta siitä, mitä voltaattinen solu on, on aina oltava (tavallisesti) kaksi elektrodia: yksi, josta elektronit vapautetaan, ja toinen, joka vastaanottaa ne.

Elektrodit ovat sähköä johtavia materiaaleja, ja että niissä on virta, molemmilla on oltava eri elektronegatiivisuudet.

Esimerkiksi sinkki, valkoinen tina, joka ympäröi akkua, on se, jossa elektronit lähtevät sähköpiiriin (laitteeseen), jossa se yhdistää.

Toisaalta koko väliaineessa on grafiittihiilielektrodi; myös upotettu NH-pastaan₄Cl, ZnCl₂ ja MnO₂.

Tämä elektrodi vastaanottaa elektronit ja huomaa, että sillä on symboli '+', mikä tarkoittaa, että se on akun positiivinen liitin.

terminaalit

Kuten kuvassa on grafiittitangon yläpuolella, on positiivinen sähköliitin; ja sen alapuolella, sisäisestä sinkistä, josta elektronit virtaavat, negatiivinen pääte.

Siksi paristot sisältävät ”+” - tai ”-” -merkit, jotka osoittavat oikean tavan liittää ne laitteeseen ja sallia sen siten kytkeytyä päälle.

Hiekka ja vaha

Vaikka sitä ei ole esitetty, tahna on suojattu pehmustetulla hiekalla ja vahan tiivisteellä, joka estää sen vuotamasta tai joutumatta kosketuksiin teräksen kanssa, jos mekaanisia vaikutuksia tai sekoitusta on vähäinen..

toiminta

Miten kuiva kenno toimii? Ensinnäkin se on voltaattinen solu, eli se tuottaa sähköä kemiallisista reaktioista. Siksi redox-reaktiot tapahtuvat paaluissa, joissa lajit saavat tai menettävät elektroneja.

Elektrodit toimivat pinnana, joka helpottaa ja mahdollistaa näiden reaktioiden kehittymisen. Kuormituksesta riippuen voi esiintyä lajin hapettumista tai vähentymistä.

Jotta tämä ymmärrettäisiin paremmin, selitämme vain sellaiset kemialliset näkökohdat, joita sinkki-hiili-paalu sulkeutuu.

Sinkkielektrodin hapetus

Heti kun elektroninen laite on kytketty päälle, akku vapauttaa elektronit hapettamalla sinkkielektrodia. Tätä voidaan esittää seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Jos Zn on paljon²⁺ metallia ympäröivä positiivinen varauspolarisaatio tapahtuu, joten hapettumista ei tapahdu. Siksi Zn²⁺ täytyy levittää pastan läpi katodiin, jossa elektronit palaavat.

Elektronit, kun he ovat aktivoineet artefaktin, palaavat toiseen elektrodiin: grafiitti, etsimään joitakin kemiallisia lajeja, jotka odottavat sitä.

Ammoniumkloridin vähentäminen

Kuten edellä on mainittu, pastassa on NH₄Cl ja MnO₂, aineet, jotka muuttavat niiden happaman happamuuden. Heti kun elektronit tulevat sisään, seuraavat reaktiot tapahtuvat:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Nämä kaksi tuotetta, ammoniakki ja molekyylivety, NH₃ ja H₂, ne ovat kaasuja, ja näin ollen ne voivat "täyttää" kasa, jos ne eivät muutu muille muunnoksille; esimerkiksi seuraavat kaksi:

zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2 MNO (OH)

Huomaa, että ammoniumia vähennettiin (saadut elektronit) NH: sta₃. Seuraavaksi nämä kaasut neutraloitiin pastan muilla komponenteilla.

Kompleksi [Zn (NH₃)₄]²⁺ helpottaa Zn-ionien leviämistä²⁺ kohti katodia ja estää siten akun pysähtyminen.

Laitteen ulkoinen piiri toimii elektronien sillana; muuten ei koskaan olisi suoraa yhteyttä sinkkikannun ja grafiittielektrodin välillä. Rakenteen kuvassa mainittu piiri tulisi edustamaan mustaa kaapelia.

päästö

Kuivaparistoilla on monia muunnelmia, kokoja ja käyttöjännitteitä. Jotkut niistä eivät ole ladattavia (ensisijaisia ​​voltaattisia soluja), kun taas toiset ovat (toissijaisia ​​voltaattisia soluja).

Sinkki-hiili-akun käyttöjännite on 1,5 V. Niiden muodot muuttuvat riippuen niiden elektrodeista ja niiden elektrolyyttien koostumuksesta.

Tulee kohta, jossa kaikki elektrolyytti on reagoinut, ja riippumatta siitä, kuinka paljon sinkkiä hapetetaan, ei tule olemaan lajeja, jotka vastaanottavat elektroneja ja edistävät niiden vapautumista.

Lisäksi voi olla tapaus, jossa muodostuneet kaasut eivät enää ole neutraloituja ja pysyvät paineissa paineiden sisällä.

Sinkki-hiiliparistot ja muut, jotka eivät ole ladattavissa, on kierrätettävä; koska sen komponentit, varsinkin jos ne ovat nikkeli-kadmiumia, ovat haitallisia ympäristölle saastuttamalla maaperää ja vesistöjä.

viittaukset

1. Shiver & Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning.
3. "Kuivakenno" -akku. Haettu osoitteesta: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10. joulukuuta 2014). Mikä on kuiva-akku? Haettu osoitteesta: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24. huhtikuuta 2017). Miten kuivasolun paristot toimivat? Sciencing. Haettu osoitteesta: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Akut. Haettu osoitteesta exploratedstuff.com.