Kuru hücre yapısı ve çalışması

bir kuru hücre Elektrolitik besiyeri çözelti yerine macuntan oluşan bir bataryadır. Bununla birlikte, bu macun belirli bir nem seviyesine sahiptir ve bu sebeplerden dolayı kesinlikle kuru değildir..

Az miktarda su, iyonların hareket etmesi ve dolayısıyla yığın içindeki elektronların akması için yeterlidir..

İlk ıslak yığınlara göre muazzam avantajı, elektrolitik bir macun olması nedeniyle içeriğinin dökülmemesi; Islak pillerle olan ve kuru benzerlerinden daha tehlikeli ve hassas olan bir şey. Dökülmelerin imkansızlığı göz önüne alındığında, kuru hücre sayıları taşınabilir ve mobil cihazlarda kullanım bulur.

Yukarıdaki resimde kuru bir çinko-karbon pil var. Daha doğrusu, Georges Leclanché yığınının modern bir versiyonudur. Hepsinden daha yaygın ve belki de en basit olanı.

Bu cihazlar, cebinizde elektriğe dönüştürülebilen kimyasal enerjiye sahip olmanız nedeniyle bir enerji rahatlığı sunar; ve bu şekilde, büyük enerji santralleri tarafından sağlanan akıma veya güce bağlı değildir ve geniş kule ve kablo şebekesine bağlı değildir..

indeks

• 1 Kuru hücre yapısı
  • 1.1 Elektrotlar
  • 1.2 Terminaller
  • 1.3 Kum ve balmumu
• 2 işlemi
  • 2.1 Çinko elektrodun oksidasyonu
  • 2.2 Amonyum klorürün indirgenmesi
  • 2.3 İndirme
• 3 Kaynakça

Kuru hücre yapısı

Kuru bir hücrenin yapısı nedir? Resimde, polimerik bir film, çelikten başka bir şey olmayan ve izolasyon pulları önden çıkıntı yapan iki terminalden oluşan bir kapak görebilirsiniz..

Ancak, bu sadece dış görünüşüdür; iç kısmında, düzgün çalışmasını sağlayan en önemli parçaları.

Her bir kuru hücre kendi özelliklerine sahip olacak, ancak diğer tüm piller için genel bir yapının şematikleştirilebileceği yalnızca çinko-karbon pil dikkate alınacaktır..

İki veya daha fazla pilin pilinin, pil olarak anlaşılması ve ikincisi, bir sonraki bölümde açıklanacağı gibi voltaik pillerdir..

elektrotlar

Bir çinko-karbon pilin iç yapısı üst resimde gösterilmiştir. Voltaik hücre ne olursa olsun, her zaman (normalde) iki elektrot olmalıdır: biri elektronların salındığı, diğeri onları alan.

Elektrotlar elektriğin iletken malzemeleridir ve akım olması için her ikisinin de farklı elektronativitelere sahip olması gerekir.

Örneğin, bataryayı saran çinko, beyaz kalay, elektronların bağlandığı elektrik devresine (cihaz) gittiği yerdir.

Öte yandan, tüm ortamda grafit karbon elektrotu; ayrıca NH'den oluşan bir macuna daldırılmış₄Cl, ZnCl₂ ve MnO₂.

Bu elektrot, elektronları alan ve '+' sembolüne sahip olduğunu fark eder; bu, akünün pozitif terminali olduğu anlamına gelir..

terminalleri

Görüntüdeki grafit çubuğun üzerinde görüldüğü gibi, pozitif elektrik terminali vardır; ve aşağıda, elektronların aktığı iç çinkondan negatif uç.

Bu nedenle, pillerin cihaza bağlanmanın doğru yolunu belirtmek ve böylece açılmasını sağlamak için '+' veya '-' işaretleri taşır..

Kum ve balmumu

Gösterilmemesine rağmen, küçük mekanik etkiler veya çalkalama durumunda macun, çeliğin dökülmesini veya çeliğe temas etmesini önleyen bir yastıklama kumu ve balmumu contası ile korunur..

operasyon

Kuru bir hücre nasıl çalışır? Öncelikle, bu bir voltaik hücre, yani kimyasal reaksiyonlardan elektrik üretiyor. Bu nedenle, türlerin elektron kazandığı veya kaybettiği kazıklarda redoks reaksiyonları meydana gelir..

Elektrotlar, bu reaksiyonların gelişmesini kolaylaştıran ve sağlayan bir yüzey görevi görür. Yüklerine bağlı olarak, türlerin oksidasyonu veya azalması oluşabilir..

Bunu daha iyi anlamak için, yalnızca çinko-karbon yığınının içerdiği kimyasal yönleri açıklayacağız..

Çinko elektrodun oksidasyonu

Elektronik cihaz açılır açılmaz, pil çinko elektrotu oksitleyerek elektronları serbest bırakacaktır. Bu, aşağıdaki kimyasal denklem ile gösterilebilir:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Çok fazla Zn varsa²⁺ metali çevreleyen, pozitif bir yük polarizasyonu meydana geleceği için başka bir oksidasyon olmayacak. Bu nedenle, Zn²⁺ Elektronların döneceği macun içinden katoda yayılmalıdır.

Elektronlar eseri aktive ettiklerinde diğer elektrotlara geri dönerler: grafit olanı, "onu bekleyen" bazı kimyasal türleri bulmak için.

Amonyum klorürün azaltılması

Yukarıda belirtildiği gibi, makarnada NH vardır.₄Cl ve MnO₂, pH'larını asidik hale getiren maddeler. Elektronlar içeri girer girmez, aşağıdaki reaksiyonlar ortaya çıkar:

2NH'den₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + 'H₂

İki ürün, amonyak ve moleküler hidrojen, NH₃ ve H₂, bunlar gazdır ve bu nedenle diğer dönüşümlere uğramadıkça yığını "şişirebilir"; Örneğin, aşağıdaki iki:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

'H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Amonyumun NH haline gelmesi için (elektron kazanıldı) azaldığını unutmayın.₃. Daha sonra, bu gazlar macunun diğer bileşenleri tarafından nötralize edildi.

Karmaşık [Zn (NH₃)₄]²⁺ Zn iyonlarının difüzyonunu kolaylaştırır²⁺ katoda doğru ve böylece akünün "durmasını" önler.

Cihazın harici devresi elektronlar için bir köprü görevi görür; Aksi takdirde, çinko kutu ile grafit elektrot arasında hiçbir zaman doğrudan bir bağlantı olmaz. Yapının görüntüsünde, bahsedilen devre siyah kabloyu temsil edecek.

deşarj

Kuru aküler çok sayıda değişkene, boyuta ve çalışma voltajına sahiptir. Bazıları şarj edilemez (primer voltaik hücreler), bazıları ise (sekonder voltaik hücreler).

Çinko-karbon pil 1.5V çalışma voltajına sahiptir. Şekilleri elektrotlarına ve elektrolitlerinin bileşimine bağlı olarak değişir.

Tüm elektrolitlerin reaksiyona girdiği bir nokta ortaya çıkacak ve ne kadar çinko oksitlenmiş olursa olsun, elektronları alan ve salımlarını artıracak türler olmayacak.

Ek olarak, oluşan gazların artık nötralize edilmediği ve yığınlar içinde basınç altında kaldığı durumda olabilir..

Çinko-karbon piller ve şarj edilemeyen diğerleri geri dönüştürülmelidir; Çünkü bileşenleri, özellikle nikel-kadmiyum ise, toprakları ve suları kirleterek çevreye zararlıdır..

referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. basım). CENGAGE Öğrenme.
3. "Kuru Hücreli" Batarya. Makahiki.kcc.hawaii.edu sitesinden alındı.
4. Hoffman S. (10 Aralık 2014). Kuru hücreli batarya nedir? Alınan kaynak: upsbatterycenter.com
5. Ot, Geoffrey. (24 Nisan 2017). Kuru hücreli piller nasıl çalışır? Sciencing. Şu kaynaktan alındı: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Piller. Alınan kaynak: Explaninthatstuff.com.