ส่วนประกอบของแบตเตอรี่อัลคาไลน์การทำงานและการใช้งาน

แบตเตอรี่อัลคาไลน์ เป็นแบตเตอรี่ที่มีค่าความเป็นกรด - ด่างขององค์ประกอบอิเล็กโทรไลติคเป็นพื้นฐาน นี่คือความแตกต่างหลักระหว่างแบตเตอรี่นี้กับแบตเตอรี่อื่น ๆ ที่อิเล็กโทรไลต์มีสภาพเป็นกรด อย่างเช่นกรณีที่มีแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนที่ใช้เกลือของ NH₄Cl หรือแม้กระทั่งกรดซัลฟิวริกเข้มข้นในแบตเตอรี่รถยนต์.

นอกจากนี้ยังเป็นเซลล์แห้งเนื่องจากอิเล็กโทรไลต์พื้นฐานอยู่ในรูปแบบของการวางที่มีเปอร์เซ็นต์ความชื้นต่ำ แต่เพียงพอที่จะอนุญาตให้มีการย้ายไอออนที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาทางเคมีไปยังขั้วไฟฟ้าและทำให้วงจรอิเล็กตรอนสมบูรณ์.

ในภาพด้านบนคุณมีแบตเตอรี่ 9V Duracell ซึ่งเป็นหนึ่งในตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดของแบตเตอรี่อัลคาไลน์ ยิ่งสแต็คยิ่งใหญ่อายุการใช้งานและความสามารถในการทำงานก็จะยิ่งยาวนานขึ้น (โดยเฉพาะถ้าอุปกรณ์เหล่านั้นถูกกำหนดไว้สำหรับอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจำนวนมาก) สำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็กสามารถใช้แบตเตอรี่ AA และ AAA ได้.

ความแตกต่างอีกประการหนึ่งนอกเหนือจากค่าความเป็นกรด - ด่างขององค์ประกอบอิเล็กโทรไลต์คือสามารถชาร์จใหม่ได้หรือไม่พวกเขามักใช้เวลานานกว่าแบตเตอรี่กรด.

ดัชนี

• 1 ส่วนประกอบของแบตเตอรี่อัลคาไลน์
  • 1.1 อิเล็กโทรไลต์พื้นฐาน
• 2 การดำเนินงาน
  • 2.1 แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้
• 3 ใช้
• 4 อ้างอิง

ส่วนประกอบของแบตเตอรี่อัลคาไลน์

ในกองสังกะสี - คาร์บอนมีขั้วไฟฟ้าสองอัน: หนึ่งสังกะสีและอีกหนึ่งกราไฟต์คาร์บอน ใน "เวอร์ชั่นพื้นฐาน" หนึ่งในขั้วไฟฟ้าแทนที่จะเป็นกราไฟท์ประกอบด้วยแมงกานีสออกไซด์ (IV), MnO₂ ผสมกับกราไฟท์.

พื้นผิวของอิเล็กโทรดทั้งสองถูกใช้ไปและเคลือบด้วยของแข็งที่เกิดจากปฏิกิริยา.

ยิ่งไปกว่านั้นแทนที่จะเป็นดีบุกที่มีพื้นผิวสังกะสีเป็นเนื้อเดียวกันเป็นภาชนะบรรจุสำหรับเซลล์ก็จะมีแผ่นดิสก์แบบอนุกรม (ภาพบนสุด).

แกนของ MnO อยู่ตรงกลางของแผ่นดิสก์ทั้งหมด₂, ที่ปลายด้านบนซึ่งยื่นเครื่องซักผ้าฉนวนและทำเครื่องหมายขั้วบวก (แคโทด) ของแบตเตอรี่.

โปรดทราบว่าแผ่นถูกปกคลุมด้วยชั้นที่มีรูพรุนและชั้นโลหะ หลังอาจเป็นฟิล์มพลาสติกบาง ๆ.

ฐานของเสาเข็มประกอบด้วยขั้วลบซึ่งสังกะสีออกซิไดซ์และปล่อยอิเล็กตรอน แต่สิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องมีวงจรภายนอกเพื่อไปยังจุดสูงสุดของกองซึ่งเป็นขั้วบวกของมัน.

พื้นผิวสังกะสีไม่เรียบเนียนอย่างกรณีของเซลล์Leclanché แต่มีความหยาบ นั่นคือพวกเขามีรูขุมขนจำนวนมากและพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ที่เพิ่มกิจกรรมของกอง.

อิเล็กโทรไลต์พื้นฐาน

รูปร่างและโครงสร้างของแบตเตอรี่จะเปลี่ยนไปตามประเภทและการออกแบบ อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่อัลคาไลน์ทั้งหมดมีค่าความเป็นกรดด่างพื้นฐานขององค์ประกอบอิเล็กโทรไลติคซึ่งเป็นผลมาจากการเติม NaOH หรือ KOH ลงในส่วนผสมของการผสม.

ที่จริงแล้วมันเป็นไอออนของ OH^- ผู้ที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาที่รับผิดชอบของพลังงานไฟฟ้ามีส่วนร่วมโดยวัตถุเหล่านี้.

การทำงาน

เมื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่อัลคาไลน์กับอุปกรณ์และติดไฟแล้วสังกะสีจะทำปฏิกิริยากับ OH ทันที^- ของพาสต้า:

Zn + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(s) + 2e^-

อิเล็กตรอน 2 ตัวที่ถูกปล่อยออกมาจากการออกซิเดชั่นของสังกะสีจะเดินทางไปยังวงจรภายนอกซึ่งพวกมันอยู่ในความดูแลของกลไกอิเล็กทรอนิกส์ของสิ่งประดิษฐ์.

จากนั้นพวกเขากลับไปที่กองผ่านขั้วบวก (+) ขั้วบวก; นั่นคือพวกเขาผ่านอิเล็กโทรด MnO₂-กราไฟท์ เนื่องจากการวางมีความชื้นบางอย่างจึงเกิดปฏิกิริยาต่อไปนี้:

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

ตอนนี้ MnO₂ อิเล็กตรอนในสังกะสีลดลงหรือเพิ่มขึ้น มันเป็นเพราะเหตุนี้ที่ขั้วนี้สอดคล้องกับแคโทดซึ่งเป็นที่ที่เกิดการลดลง.

โปรดสังเกตว่า OH^- มันงอกใหม่ในตอนท้ายของวงจรเพื่อเริ่มการออกซิเดชันของ Zn อีกครั้ง กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขากระจายอยู่ตรงกลางของวางจนเข้ามาติดต่ออีกครั้งกับผงสังกะสี.

นอกจากนี้ยังไม่ก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซเช่นเดียวกับแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนที่ผลิต NH₃ และเอช₂.

จะมีจุดที่พื้นผิวทั้งหมดของอิเล็กโทรดจะถูกปกคลุมด้วยของแข็งของ Zn (OH)₂ และ MnO (OH) สิ้นสุดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่.

แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้

แบตเตอรี่อัลคาไลน์ที่อธิบายไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ดังนั้นเมื่อ "ตาย" จะไม่มีวิธีใช้อีกครั้ง นี่ไม่ใช่กรณีที่มีประจุไฟซึ่งมีลักษณะโดยมีปฏิกิริยาย้อนกลับ.

ในการย้อนกลับผลิตภัณฑ์ไปยังรีเอเจนต์จะต้องใช้กระแสไฟฟ้าในทิศทางตรงกันข้าม (ไม่ใช่จากแอโนดกับแคโทด แต่จากแคโทดไปยังแอโนด).

ตัวอย่างของแบตเตอรี่อัลคาไลน์แบบชาร์จไฟได้คือ NiMH ประกอบด้วยขั้วบวก NiOOH ซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนที่ถูกนำไปยังนิกเกิลแคโทด เมื่อแบตเตอรี่ถูกใช้งานแบตเตอรี่จะหมดและนี่เป็นจุดที่วลีที่คุ้นเคย "ชาร์จแบตเตอรี่" มาจาก.

ดังนั้นจึงสามารถชาร์จใหม่ได้หลายร้อยครั้งตามความจำเป็น อย่างไรก็ตามเวลาไม่สามารถย้อนกลับได้อย่างสมบูรณ์และถึงสภาพดั้งเดิม (ซึ่งจะผิดธรรมชาติ).

นอกจากนี้ยังไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ตามอำเภอใจ: ต้องปฏิบัติตามแนวทางที่แนะนำโดยผู้ผลิต.

นั่นคือเหตุผลที่ไม่ช้าก็เร็วแบตเตอรี่เหล่านี้ก็สูญพันธุ์และหมดประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตามมันมีข้อดีที่จะไม่ทิ้งอย่างรวดเร็วทำให้เกิดมลพิษน้อยลง.

แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟอื่น ๆ ได้แก่ แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมและลิเธียม.

การใช้งาน

แบตเตอรี่อัลคาไลน์บางรุ่นมีขนาดเล็กมากซึ่งสามารถใช้ในนาฬิกา, รีโมตคอนโทรล, นาฬิกา, วิทยุ, ของเล่น, คอมพิวเตอร์, คอนโซล, ไฟฉายเป็นต้น อื่น ๆ มีขนาดใหญ่กว่ารูปปั้นของ Star Wars clone.

ในความเป็นจริงในตลาดเหล่านี้เป็นคนที่มีอำนาจเหนือแบตเตอรี่ชนิดอื่น ๆ (อย่างน้อยสำหรับใช้ในบ้าน) พวกมันใช้งานได้นานกว่าและสร้างกระแสไฟฟ้าได้มากกว่าแบตเตอรี่แบบเดิมของLeclanché.

ถึงแม้ว่าแบตเตอรี่สังกะสีแมงกานีสจะไม่มีสารพิษ แต่แบตเตอรี่ชนิดอื่นเช่นปรอทก็ยังเปิดการถกเถียงกันเกี่ยวกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อสิ่งแวดล้อม.

ในทางกลับกันแบตเตอรี่อัลคาไลน์ทำงานได้ดีในอุณหภูมิที่หลากหลาย สามารถทำงานได้ต่ำกว่า 0 ° C ดังนั้นจึงเป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าที่ดีสำหรับอุปกรณ์เหล่านั้นที่ล้อมรอบด้วยน้ำแข็ง.

การอ้างอิง

1. ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์ (ฉบับที่สี่) Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.
3. พลตำรวจ (10 พฤษภาคม 2014) เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับแบตเตอรี่อัลคาไลน์ที่เชื่อถือได้มากที่สุด ดึงมาจาก: upsbatterycenter.com
4. Duracell (2018) คำถามที่พบบ่อย: วิทยาศาสตร์ กู้คืนจาก: duracell.mx
5. บอยเยอร์ทิโมธี (19 เมษายน 2018) ความแตกต่างระหว่างแบตเตอรี่อัลคาไลน์และแบตเตอรี่ที่ไม่ใช่อัลคาไลน์คืออะไร? Sciencing สืบค้นจาก: sciencing.com
6. Michael W. Davidson และมหาวิทยาลัยแห่งรัฐฟลอริดา (2018) แบตเตอรี่อัลคาไลน์แมงกานีส ดึงมาจาก: micro.magnet.fsu.edu