Droge celstructuur en werking

een droge cel het is een batterij waarvan het elektrolytische medium bestaat uit een pasta en geen oplossing. Deze pasta heeft echter een bepaalde luchtvochtigheid en is om deze redenen niet strikt droog.

De kleine hoeveelheid water is voldoende om de ionen te laten bewegen en daarmee de stroom van elektronen in de stapel.

Het enorme voordeel ten opzichte van de eerste natte heipalen is dat, aangezien het een elektrolytische pasta is, de inhoud ervan niet kan worden gemorst; iets dat met natte batterijen gebeurde, die gevaarlijker en delicater waren dan hun droge tegenhangers. Gezien de onmogelijkheid van het morsen, vindt de droge cel gebruik in aantallen draagbare en mobiele apparaten.

In de afbeelding hierboven heb je een droge zink-koolstof batterij. Preciezer gezegd, het is een moderne versie van de Georges Leclanché-stapel. Het is het meest voorkomende en misschien het eenvoudigste.

Deze apparaten vertegenwoordigen een energiecomfort doordat ze chemische chemicaliën in je zak hebben die kunnen worden omgezet in elektriciteit; en op deze manier niet afhankelijk zijn van de stroom of de stroom die wordt geleverd door de grote energiecentrales en zijn uitgebreide netwerk van torens en kabels.

index

• 1 Droge celstructuur
  • 1.1 Elektroden
  • 1.2 terminals
  • 1.3 Zand en was
• 2 Bediening
  • 2.1 Oxidatie van de zinkelektrode
  • 2.2 Vermindering van ammoniumchloride
  • 2.3 Downloaden
• 3 referenties

Droge celstructuur

Wat is de structuur van een droge cel? In de afbeelding ziet u de cover, die niets meer is dan een polymere film, staal en de twee terminals waarvan de isolerende ringen aan de voorkant uitsteken.

Dit is echter alleen zijn uiterlijk; in zijn interieur liggen de belangrijkste onderdelen die zorgen voor de goede werking ervan.

Elke droge cel heeft zijn eigen kenmerken, maar alleen de zink-koolstofbatterij zal worden overwogen, waaruit een algemene structuur voor alle andere batterijen kan worden geschematiseerd..

De batterij van twee of meer batterijen wordt opgevat als een batterij en de laatste zijn voltaïsche cellen, zoals in een volgende sectie zal worden uitgelegd.

elektroden

De interne structuur van een zink-koolstof batterij wordt getoond in de bovenste afbeelding. Het maakt niet uit wat de voltaïsche cel is, er moeten altijd (gewoonlijk) twee elektroden zijn: een elektrode waarvan de elektronen worden vrijgegeven en een andere die ze ontvangt.

De elektroden zijn geleidende materialen van elektriciteit, en omdat er stroom is, moeten beide verschillende elektronegativiteiten hebben.

Bijvoorbeeld, het zink, witte blik dat de batterij omsluit, is waar de elektronen vertrekken naar het elektrische circuit (apparaat) waar het zich verbindt.

Aan de andere kant is in het hele medium de grafiet koolstofelektrode; ook ondergedompeld in een pasta samengesteld uit NH₄Cl, ZnCl₂ en MnO₂.

Deze elektrode is degene die de elektronen ontvangt en merkt dat het het symbool '+' heeft, wat betekent dat het de positieve pool van de batterij is.

terminals

Zoals te zien is boven de grafietstaaf in het beeld, is er de positieve elektrische aansluiting; en hieronder, van de interne zinkbus waaruit de elektronen stromen, de negatieve terminal.

Daarom dragen de batterijen '+' of '-' tekens om de juiste manier aan te geven om ze op het apparaat aan te sluiten en zo in te schakelen.

Zand en was

Hoewel het niet wordt getoond, wordt de pasta beschermd door een schokdempend zand en een lakzegel die verhindert dat deze morst of in contact komt met het staal in het geval van kleine mechanische invloeden of agitatie..

operatie

Hoe werkt een droge cel? Om te beginnen is het een voltaïsche cel, dat wil zeggen, het genereert elektriciteit uit chemische reacties. Redoxreacties treden daarom op in stapels, waarbij soorten elektronen verkrijgen of verliezen.

De elektroden dienen als een oppervlak dat de ontwikkeling van deze reacties mogelijk maakt en mogelijk maakt. Afhankelijk van de belasting kan oxidatie of reductie van de soort optreden.

Om dit beter te begrijpen, zullen we alleen de chemische aspecten uitleggen die de stapel zink-koolstof omsluit.

Oxidatie van de zinkelektrode

Zodra het elektronische apparaat is ingeschakeld, zal de batterij elektronen afgeven door de zinkelektrode te oxideren. Dit kan worden weergegeven door de volgende chemische vergelijking:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Als er veel Zn²⁺ rond het metaal, zal een positieve ladingspolarisatie optreden, dus er zal geen verdere oxidatie zijn. Daarom is de Zn²⁺ moet door de pasta naar de kathode diffunderen, waar de elektronen zullen terugkeren.

Wanneer de elektronen eenmaal het artefact hebben geactiveerd, keren ze terug naar de andere elektrode: de grafiet, om een ​​aantal chemische soorten te vinden die erop wachten..

Vermindering van ammoniumchloride

Zoals hierboven vermeld, is er in de pasta NH₄Cl en MnO₂, stoffen die hun pH zuur maken. Zodra de elektronen binnenkomen, zullen de volgende reacties optreden:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

De twee producten, ammoniak en moleculaire waterstof, NH₃ en H₂, het zijn gassen, en kunnen daarom de stapel "opblazen" als ze geen andere transformaties ondergaan; zoals bijvoorbeeld de volgende twee:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Merk op dat ammonium werd gereduceerd (verkregen elektronen) om NH te worden₃. Vervolgens werden deze gassen geneutraliseerd door de andere componenten van de pasta.

Het complex [Zn (NH₃)₄]²⁺ vergemakkelijkt de diffusie van Zn-ionen²⁺ naar de kathode toe en dus voorkomen dat de batterij "stopt".

Het externe circuit van het apparaat fungeert als een brug voor elektronen; anders zou er nooit een directe verbinding zijn tussen het zinkblikje en de grafietelektrode. In het beeld van de structuur zou dit circuit de zwarte kabel voorstellen.

ontlading

Droge batterijen hebben vele varianten, grootten en werkspanningen. Sommige zijn niet oplaadbaar (primaire voltaische cellen), terwijl andere (secundaire voltaïsche cellen) zijn.

De zink-koolstof batterij heeft een werkspanning van 1.5V. Hun vormen veranderen afhankelijk van hun elektroden en de samenstelling van hun elektrolyten.

Er zal een punt komen waarop alle elektrolyt heeft gereageerd, en ongeacht hoeveel zink is geoxideerd, er zullen geen soorten zijn die de elektronen ontvangen en hun vrijlating bevorderen.

Bovendien kan het zijn dat de gevormde gassen niet langer geneutraliseerd worden en binnen de palen onder druk blijven.

Zink-koolstofbatterijen, en andere die niet oplaadbaar zijn, moeten worden gerecycled; aangezien de componenten ervan, vooral als ze nikkel-cadmium zijn, schadelijk zijn voor het milieu door vervuiling van de bodem en het water.

referenties

1. Shiver & Atkins. (2008). Anorganische chemie (Vierde editie). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e druk). CENGAGE Leren.
3. De "Dry-Cell" -batterij. Teruggeplaatst van: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10 december 2014). Wat is een droge cel batterij? Teruggeplaatst van: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24 april 2017). Hoe werken droge celbatterijen? Sciencing. Teruggeplaatst van: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Batterijen. Teruggeplaatst van: explainthatstuff.com.