KUIVA KENNO: RAKENNE JA TOIMINTA - KEMIA - 2026

Kuiva solu on akku, jonka elektrolyyttiaine koostuu tahna eikä ratkaisu. Mainitussa pastassa on kuitenkin tietty kosteustaso, ja näistä syistä se ei ole tiukasti kuiva.

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

Lähde: Emilian Robert Vicol Flickrin kautta.

Sen valtava etu ensimmäisiin märkäakkuihin nähden on se, että koska se on elektrolyyttinen tahna, sen sisältöä ei voi vuotaa; mitä tapahtui märissä akkuissa, jotka olivat vaarallisempia ja herkempiä kuin niiden kuivia paristoja. Koska valuminen on mahdotonta, kuivaa kennoa löytyy käytöstä monissa kannettavissa ja mobiililaitteissa.

Yläkuvassa on kuiva sinkki-hiili-akku. Tarkemmin sanottuna, se on moderni versio Georges Leclanché -pinosta. Kaiken kaikkiaan se on yleisin ja ehkä yksinkertaisin.

Nämä laitteet edustavat energian käyttömukavuutta johtuen siitä, että niiden taskussa on kemiallinen energia, joka voidaan muuttaa sähköksi; ja tällä tavalla, ei riippuen pistorasioista tai suurten voimalaitosten ja niiden valtavan torni- ja kaapeliverkon toimittamasta energiasta.

Kuiva solurakenne

Mikä on kuivakennon rakenne? Kuvassa voit nähdä sen kannen, joka ei ole muuta kuin polymeerikalvo, teräs ja kaksi napaa, joiden eristävät aluslevyt ulkonevat edestä.

Tämä on kuitenkin vain sen ulkoinen ulkonäkö; Sen sisällä ovat sen tärkeimmät osat, jotka takaavat sen asianmukaisen toiminnan.

Jokaisella kuivalla kennolla on omat ominaisuutensa, mutta vain sinkki-hiili-kenno otetaan huomioon, jonka yleinen rakenne voidaan hahmotella kaikille muille akkuille.

Paristo ymmärretään kahden tai useamman pariston yhtenäisyytenä ja viimeksi mainitut ovat voltaattisia kennoja, kuten selitetään tulevassa osassa.

elektrodit

Lähde: Wikipedia

Yläkuva näyttää sinkki-hiili-akun sisäisen rakenteen. Riippumatta siitä, mikä on voltaattinen kenno, on aina oltava (yleensä) kaksi elektrodia: toinen, josta elektronit vapautuvat, ja toinen, joka vastaanottaa ne.

Elektrodit ovat sähköä johtavia materiaaleja, ja jotta virran voi tapahtua, molemmilla on oltava erilaiset sähköonegatiivisuudet.

Esimerkiksi sinkki, valkoinen tina, joka sulkee akun, on sieltä, missä elektronit lähtevät sen sähköpiirin (laitteen) kohdalle, johon se on kytketty.

Toisaalta koko väliaineessa on grafiittinen hiilielektrodi; myös upotettu tahnaa, joka koostuu NH ₄ Cl, ZnCI ₂ ja MnO ₂.

Tämä elektrodi vastaanottaa elektroneja. Huomaa, että siinä on symboli '+', mikä tarkoittaa, että se on akun positiivinen napa.

Terminals

Kuten kuvan grafiittitanko yllä nähdään, siinä on positiivinen sähköinen liitin; ja alapuolella sisempi sinkki, josta elektronit virtaavat, negatiivinen pää.

Siksi akut on merkitty "+" tai "-" osoittaaksesi oikean tavan kytkeä ne laitteeseen ja antamaan siten virran.

Hiekkaa ja vahaa

Vaikka pasta ei ole esitetty, se on suojattu vaimentavalla hiekalla ja vahatiivisteellä, joka estää sitä roiskumasta tai joutumasta kosketuksiin teräksen kanssa pienissä mekaanisissa iskuissa tai sekoituksissa.

Toiminta

Kuinka kuiva kenno toimii? Aluksi se on voltaattinen kenno, ts. Se tuottaa sähköä kemiallisista reaktioista. Siksi solujen sisällä tapahtuu redox-reaktioita, joissa lajit saavuttavat tai häviävät elektroneja.

Elektrodit toimivat pinnana, joka helpottaa ja mahdollistaa näiden reaktioiden kehittymisen. Niiden latauksista riippuen lajeja voi tapahtua hapettuminen tai pelkistyminen.

Tämän ymmärtämiseksi paremmin selitetään vain sinkki-hiili-akun kemialliset näkökohdat.

Sinkielektrodien hapettuminen

Heti kun elektroninen laite kytketään päälle, akku vapauttaa elektroneja hapettamalla sinkki-elektrodia. Tätä voidaan edustaa seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

Zn => Zn ²⁺ + 2e ^-

Jos metallia ympäröi paljon Zn ^{2+: ta}, tapahtuu positiivinen varauspoikkeama, joten hapettumista ei enää tapahdu. Siksi Zn ^{2+: n} on diffundoitava tahna läpi katodia kohti, missä elektronit tulevat takaisin.

Kun elektronit ovat aktivoineet artefaktin, ne palaavat toiseen elektrodiin: grafiittiin, löytääkseen joitain kemiallisia lajeja, jotka odottavat sitä.

Ammoniumkloridin pelkistys

Kuten aikaisemmin on mainittu, on NH ₄: lla ja MnO ₂ pastassa, aineet, jotka tekevät sen pH hapan. Heti kun elektronit tulevat sisään, tapahtuu seuraavat reaktiot:

2NH ₄ ⁺ + 2e ^- => 2NH ₃ + H ₂

Kahden tuotteen, ammoniakin ja molekulaarisen vedyn, NH ₃ ja H ₂ ovat kaasut, ja sen vuoksi voi "turvota" akku, jos ne ei suoriteta muita muunnoksia; kuten seuraavat kaksi:

Zn ²⁺ + 4NH ₃ => ²⁺

H ₂ + 2MnO ₂ => 2MnO (OH)

Huomaa, että ammoniakki vähentää (saatu elektroneja) tulee NH ₃. Sitten nämä massat neutraloivat muut tahnan komponentit.

²⁺ -kompleksi helpottaa Zn ²⁺ -ionien diffuusiota katodia kohti ja estää siten solua “pysähtymästä”.

Laitteen ulkoinen piiri toimii silpana elektronille; muuten sinkkitakin ja grafiittielektrodin välillä ei koskaan olisi suoraa yhteyttä. Rakenteen kuvassa tämä piiri edustaa mustaa kaapelia.

ladata

Kuivia kennoja on moninaisia, kooltaan ja käyttöjännitteinä. Jotkut niistä eivät ole ladattavia (primaariset voltaattikennot), kun taas toiset (sekundaariset voltaattinen kennot).

Sinkki-hiili-akun työjännite on 1,5 V. Niiden muodot muuttuvat elektrodien ja elektrolyyttien koostumuksen perusteella.

Tulee kohta, jossa kaikki elektrolyytit ovat reagoineet, ja riippumatta siitä, kuinka paljon sinkki hapettuu, ei ole lajeja, jotka vastaanottavat elektroneja ja edistäisivät niiden vapautumista.

Lisäksi voi olla, että muodostuneet kaasut eivät enää ole neutraloituneita ja ne jatkavat painetta kennojen sisällä.

Sinkki-hiiliparistot ja muut paristot, jotka eivät ole ladattavissa, on kierrätettävä. koska sen komponentit, erityisesti nikkeli-kadmium-komponentit, ovat ympäristölle haitallisia saastuttamalla maaperää ja vesiä.

Viitteet

1. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. (Neljäs painos). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
3. "Kuivakenno" -akku. Palautettu: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10. joulukuuta 2014). Mikä on kuivaparisto? Palautettu osoitteesta: upsbatterycenter.com
5. Rikkakasvi, Geoffrey. (24. huhtikuuta 2017). Kuinka paristojen paristot toimivat? Sciencing. Palautettu osoitteesta: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Paristot. Palautettu osoitteesta: clarinthatstuff.com.