- Alkaliparistojen komponentit
- Emäksiset elektrolyytit
- Toiminta
- Uudelleenladattavat patterit
- Sovellukset
- Viitteet
Emäksinen akku on akku, jossa pH sen elektrolyytin koostumus on emäksinen. Tämä on tärkein ero tämän akun ja monien muiden paristojen välillä, jos sen elektrolyytit ovat happamia; kuten sinkki-hiili-akkujen tapauksessa, joissa käytetään NH 4 Cl- suoloja tai jopa väkevää rikkihappoa autoakkuissa.
Se on myös kuiva kenno, koska emäksiset elektrolyytit ovat tahnamaisia ja niillä on alhainen kosteusprosentti; mutta tarpeeksi, jotta sallitaan kemiallisiin reaktioihin osallistuvien ionien kulkeutuminen kohti elektrodeja ja siten elektronipiirin saattaminen loppuun.
Lähde: Mike Mozart Flickrin kautta.
Yllä oleva kuva on Duracell 9V -paristo, yksi tunnetuimpia esimerkkejä alkaliparistoista. Mitä suurempi akku, sitä pidempi sen käyttöikä ja työkapasiteetti (varsinkin jos niitä käytetään energiaintensiivisiin laitteisiin). Pienissä laitteissa on AA- ja AAA-paristoja.
Toinen ero niiden elektrolyyttikoostumuksen pH: n lisäksi on, että ne ovat ladattavia tai ei, ne kestävät yleensä pidempään kuin happoparistot.
Alkaliparistojen komponentit
Sinkki-hiili-akussa on kaksi elektrodia: toinen sinkistä ja toinen grafiittihiilestä. Sen "perusversio" yksi elektrodi sen sijaan, että grafiitti, koostuu mangaani (IV) oksidia, MnO 2 sekoittaa grafiittia.
Molempien elektrodien pinta kuluu ja peitetään reaktioiden tuloksena syntyneillä kiinteillä aineilla.
Lähde: Johtava haltija, Wikimedia Commonsista
Solun säiliön homogeenisen sinkin pinnan sijaan on myös sarja levyjä (yläkuva).
Keskellä kaikki levyt piilee tanko MnO 2, yläpäässä, jonka eristävä pesukone työntyy ja merkkien positiivinen napa (katodi) akun.
Huomaa, että levyt on peitetty huokoisella ja metallisella kerroksella; jälkimmäinen voi olla myös ohut muovikalvo.
Solun perusta on negatiivinen pää, jossa sinkki hapettaa ja vapauttaa elektroneja; mutta nämä tarvitsevat ulkoisen piirin päästäkseen akun yläosaan, sen positiiviseen napaan.
Sinkin pinta ei ole sileä, kuten Leclanché-soluissa, mutta karkea; ts. niillä on monia huokosia ja suuri pinta-ala, jotka lisäävät akun aktiivisuutta.
Emäksiset elektrolyytit
Paristojen muoto ja rakenne muuttuvat tyypin ja rakenteen mukaan. Kaikilla alkaliparistoilla on kuitenkin yhteinen elektrolyyttikoostumuksensa emäksinen pH, mikä johtuu NaOH: n tai KOH: n lisäyksestä tahnamaiseen seokseen.
Oikeastaan se, että OH-ionit - osallistuvat reaktioihin, jotka vastaavat näiden esineiden tuottamasta sähköenergiasta.
Toiminta
Kun alkaliparisto on kytketty laitteeseen ja kytketty päälle, sinkki reagoi välittömästi OH: n kanssa - pasta:
Zn (s) + 2OH - (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2e -
Sinkin hapettumisesta vapautuneet 2 elektronia kulkevat ulkoiseen piiriin, missä ne ovat vastuussa laitteen elektronisen mekanismin käynnistämisestä.
Sitten ne palaavat akkuun positiivisen navan (+), katodin, kautta; ts. ne kulkevat MnO 2- grafiittielektrodin läpi. Koska pastassa on tietty kosteus, tapahtuu seuraava reaktio:
2MnO 2 (s) + 2H 2 O (l) + 2e - => 2MnO (OH) (s) + 2OH - (aq)
Nyt MnO 2 on pienentynyt tai saavuttaa Zn: n elektronit. Tästä syystä tämä pääte vastaa katodia, missä pelkistys tapahtuu.
Huomaa, että OH - regeneroidaan syklin lopussa Zn: n hapettumisen käynnistämiseksi uudelleen; toisin sanoen ne diffundoituvat tahnan keskelle, kunnes ne ovat jälleen kosketuksissa sinkkijauheen kanssa.
Samoin, kaasumaiset tuotteet eivät ole muodostettu, kuten tapahtuu sinkki-hiili-soluun, jossa NH 3 ja H 2 muodostetaan.
Tulee kohta, jossa Zn (OH) 2: n ja MnO (OH): n kiinteät aineet peittävät elektrodin koko pinnan, jolloin akun käyttöikä päättyy.
Uudelleenladattavat patterit
Kuvattu alkaliparisto ei ole ladattava, joten kun se on “kuollut”, sitä ei ole enää mahdollista käyttää. Näin ei ole ladattavissa tuotteissa, joille on ominaista palautuvat reaktiot.
Tuotteiden palauttamiseksi reagensseiksi sähkövirta on johdettava vastakkaiseen suuntaan (ei anodista katodiin, vaan katodista anodiin).
Esimerkki ladattavasta alkaliparistosta on NiMH. Se koostuu NiOOH-anodista, joka häviää elektroneja nikkelihydridi-katodille. Kun akkua käytetään, se purkautuu, ja tästä tulee tunnettu lause "lataa akku".
Siten se voidaan ladata satoja kertoja tarpeen mukaan; Aikaa ei kuitenkaan voida täysin kääntää ja alkuperäiset olosuhteet saavuttaa (mikä olisi luonnotonta).
Sitä ei myöskään voida ladata mielivaltaisella tavalla: valmistajan suosittelemia ohjeita on noudatettava.
Siksi myös ennemmin tai myöhemmin nämä akut menevät ja menettävät tehonsa. Sillä on kuitenkin se etu, että se ei ole nopeasti kertakäyttöinen, mikä vähentää kontaminaatiota.
Muut ladattavat akut ovat nikkeli-kadmium- ja litiumparistoja.
Sovellukset
Lähde: Pxhere.
Jotkut alkaliparistojen variantit ovat niin pieniä, että niitä voidaan käyttää kelloissa, kaukosäätimissä, kelloissa, radioissa, leluissa, tietokoneissa, konsoleissa, taskulampuissa jne. Toiset ovat suurempia kuin Tähtien sota -kloonin hahmo.
Itse asiassa nämä ovat markkinoilla sellaisia, jotka ovat vallitsevia muun tyyppisiin akkuihin nähden (ainakin kotikäyttöön). Ne kestävät kauemmin ja tuottavat enemmän sähköä kuin perinteiset Leclanché-akut.
Vaikka sinkki-mangaaniparisto ei sisällä myrkyllisiä aineita, muut paristot, kuten elohopeaakut, käynnistävät keskustelun niiden mahdollisesta vaikutuksesta ympäristöön.
Toisaalta alkaliparistot toimivat erittäin hyvin monissa lämpötiloissa; Ne voivat toimia jopa alle 0 ° C: n lämpötilassa, joten ne ovat hyvä sähköenergian lähde laitteille, joita ympäröi jää.
Viitteet
- Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
- Bobby. (10. toukokuuta 2014). Lisätietoja luotettavimmista alkaliparistoista. Palautettu osoitteesta: upsbatterycenter.com
- Merkiltä. (2018). Usein kysyttyä: tiede. Palautettu: duracell.mx
- Boyer, Timothy. (19. huhtikuuta 2018). Mitä eroa alkaliparistoissa ja ei-alkaliparistoissa on? Sciencing. Palautettu osoitteesta: sciencing.com
- Michael W. Davidson ja Floridan osavaltion yliopisto. (2018). Alkali-mangaani-akku. Palautettu osoitteesta: micro.magnet.fsu.edu