Tørcelle: struktur og drift
En tørrcelle er et batteri hvis elektrolytisk medium består av en pasta og ikke en løsning. Said pasta har imidlertid et visst fuktighetsnivå, og av slike grunner er det ikke strengt tørt.
Den lille mengden vann er tilstrekkelig for ioner å bevege seg og følgelig strømmen av elektroner inne i haugen.
Dens enorme fordel over de første våte stablene er at siden det er en elektrolytisk pasta, kan innholdet ikke spylles ut; noe som skjedde med våte batterier, som var mer farlig og delikat enn sine tørre motstykker. Gitt det umulige av utslipp, finner den tørre cellen bruk i antall bærbare og mobile enheter.
På bildet ovenfor har du et tørt sink-karbon batteri. Mer presist er det en moderne versjon av Georges Leclanché-stakken. Av alt er det den vanligste og kanskje den enkleste.
Disse enhetene representerer en energi komfort på grunn av å ha i lommen kjemisk energi som kan forvandles til elektrisitet; og på denne måten, ikke å stole på nåværende forbindelser eller energien fra de store kraftverkene og deres store nettverk av tårn og kabler.
Tørkcellestruktur
Hva er strukturen i en tørrcelle? På bildet kan du se omslaget, noe som ikke er mer enn en polymerfilm, stål og de to terminalene hvis isolerende skiver stikker ut fra fronten.
Dette er imidlertid bare dets ytre utseende; I interiøret ligger de viktigste delene, som sikrer at de fungerer tilfredsstillende.
Hver tørrcelle vil ha sine egne egenskaper, men bare zink-karbonbatteriet vil bli vurdert, hvorfra en generell struktur for alle andre batterier kan skematiseres.
Batteriet på to eller flere batterier forstås som et batteri, og sistnevnte er voltaiske celler, slik det vil bli forklart i en neste del.
elektroder
Den interne strukturen til et sink-karbonbatteri er vist i det øvre bildet. Uansett hva den voltaiske cellen er, må det alltid være (vanligvis) to elektroder: en hvorfra elektronene slippes ut, og en annen som mottar dem.
Elektrodene er ledende materialer av elektrisitet, og for å være nåværende, må begge ha forskjellige elektronegativiteter.
For eksempel er sinken, den hvite tinn som omslutter batteriet, hvor elektronene går til den elektriske kretsen (enheten) der den er tilkoblet.
På den annen side er i hele mediet grafittkarbonelektroden; Også nedsenket i en pasta bestående av NH4Cl, ZnCl2 og MnO2.
Denne elektroden er den som mottar elektronene, og legger merke til at den har symbolet '+', som betyr at det er den positive terminalen til batteriet.
terminaler
Som sett over grafittstaven i bildet, er det den positive elektriske terminalen; og under, fra den indre sinkburken hvor elektronene flyter, den negative terminalen.
Derfor bærer batteriene '+' eller '-' merkene for å indikere riktig måte å koble dem til enheten og dermed tillate det å slå på.
Sand og voks
Selv om det ikke er vist, er pastaen beskyttet av en buffersand og en vokstetning som forhindrer, ved liten mekanisk påvirkning, eller agitasjon, spyle eller komme i kontakt med stålet.
drift
Hvordan virker en tørrcelle? Til å begynne med er det en voltaisk celle, det vil si det genererer elektrisitet fra kjemiske reaksjoner. Derfor forekommer redoksreaksjoner innenfor hauger, hvor arter øker eller taper elektroner.
Elektrodene fungerer som en overflate som letter og tillater utvikling av disse reaksjonene. Avhengig av deres belastning kan oksidasjon eller reduksjon av arten forekomme.
For bedre å forstå dette, vil bare de kjemiske aspektene av sink-karbonbatteriet bli forklart.
Oksidasjon av sinkelektroden
Så snart den elektroniske enheten er slått på, vil batteriet frigjøre elektroner ved å oksidere sinkelektroden. Dette kan representeres av følgende kjemiske ligning:
Zn => Zn2 + + 2e-
Hvis det er mye Zn2 + som omgir metallet, vil det oppstå en positiv ladningspolarisasjon, så det blir ingen ytterligere oksidasjon. Derfor må Zn2 + diffundere gjennom pastaen til katoden, der elektronene kommer tilbake.
Elektronene, når de har aktivert enheten, går tilbake til den andre elektroden, nemlig grafitt, for å finne kjemiske arter "venter på det".
Reduksjon av ammoniumklorid
Som nevnt ovenfor, er det i pastaen NH 4 Cl og MnO 2, stoffer som setter deres sure pH. Så snart elektronene går inn, vil følgende reaksjoner oppstå:
2NH 4 + + 2e- => 2NH3 + H2
De to produktene, ammoniakk og molekylær hydrogen, NH3 og H2, er gasser, og kan derfor "hovne" haugen hvis de ikke gjennomgår andre transformasjoner; som for eksempel følgende to:
Zn2 + + 4NH3 => [Zn (NH3) 4 ] 2+
H2 + 2MnO2 => 2MnO (OH)
Merk at ammonium ble redusert (oppnådd elektroner) for å bli NH3. Deretter ble disse gassene nøytralisert av de andre komponentene i pastaen.
Komplekset [Zn (NH3) 4 ] 2+ letter diffusjonen av Zn 2 + -jonene mot katoden og forhindrer dermed cellen fra å stoppe.
Den eksterne kretsen av enheten fungerer som en bro for elektroner; ellers ville det aldri være en direkte forbindelse mellom sinkburken og grafittelektroden. I bildet av strukturen vil denne kretsen komme til å representere det svarte kablet.
utladning
Tørre batterier har mange varianter, størrelser og arbeidsspenninger. Noen av dem er ikke oppladbare (primære voltaiske celler), mens andre gjør (sekundære voltaiske celler).
Zink-carbon-batteriet har en arbeidsspenning på 1, 5V. Deres former endres avhengig av deres elektroder og sammensetningen av deres elektrolytter.
Det kommer et punkt der all elektrolytt har reagert, og uansett hvor mye sink oksyderes, vil det ikke være noen arter som mottar elektronene og fremmer frigjøringen.
I tillegg kan det være tilfelle hvor de dannede gassene ikke lenger er nøytraliserte og fortsatt utøver trykk inne i haugene.
Zink-carbon batterier, og andre som ikke er oppladbare, må resirkuleres; siden komponentene, spesielt hvis de er nikkel-kadmium, er skadelige for miljøet ved å forurense jord og vann.
