Các thành phần pin kiềm, hoạt động và sử dụng

các pin kiềm nó là một loại pin trong đó độ pH của thành phần điện phân của nó là cơ bản. Đây là sự khác biệt chính giữa pin này và nhiều loại khác trong đó chất điện phân của nó có tính axit; như trường hợp với pin kẽm-carbon sử dụng muối NH₄Cl, hoặc thậm chí axit sulfuric đậm đặc trong pin xe hơi.

Nó cũng là một tế bào khô, vì các chất điện giải cơ bản ở dạng bột nhão với độ ẩm thấp; nhưng đủ để cho phép di chuyển các ion tham gia trong các phản ứng hóa học về phía các điện cực, và do đó, hoàn thành mạch điện tử.

Trong hình trên, bạn có pin Duracell 9V, một trong những ví dụ nổi tiếng nhất về pin kiềm. Ngăn xếp càng lớn, thời gian sống và khả năng làm việc của nó càng dài (đặc biệt nếu chúng được dành cho các thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng). Đối với các thiết bị nhỏ, pin AA và AAA có sẵn.

Một điểm khác biệt, ngoài độ pH của thành phần điện phân của nó, đó là, có thể sạc lại hay không, chúng thường tồn tại lâu hơn pin axit.

Chỉ số

• 1 Thành phần của pin kiềm
  • 1.1 Chất điện giải cơ bản
• 2 hoạt động
  • 2.1 Pin có thể sạc lại
• 3 công dụng
• 4 tài liệu tham khảo

Các thành phần của pin kiềm

Trong đống kẽm-carbon, có hai điện cực: một kẽm và một carbon graphit khác. Trong "phiên bản cơ bản" của nó, một trong những điện cực thay vì là than chì, bao gồm oxit mangan (IV), MnO₂ trộn với than chì.

Bề mặt của cả hai điện cực được tiêu thụ và phủ chất rắn tạo ra từ các phản ứng.

Ngoài ra, thay vì một hộp thiếc có bề mặt kẽm đồng nhất làm vật chứa cho tế bào, có một loạt các đĩa compact (hình trên cùng).

Một thanh MnO nằm ở trung tâm của tất cả các đĩa₂, ở đầu trên của nó nhô ra một máy giặt cách điện và đánh dấu cực dương (cực âm) của pin.

Lưu ý rằng các đĩa được phủ một lớp xốp và một lớp kim loại; cái sau cũng có thể là một màng nhựa mỏng.

Cơ sở của cọc tạo thành cực âm, nơi kẽm oxy hóa và giải phóng các electron; nhưng những cái này cần một mạch ngoài để đạt đến đỉnh của cọc, cực dương của nó.

Bề mặt kẽm không mịn, như trường hợp của các tế bào Leclanché, nhưng thô ráp; nghĩa là chúng có nhiều lỗ chân lông và diện tích bề mặt lớn làm tăng hoạt động của cọc.

Chất điện giải cơ bản

Hình dạng và cấu trúc của pin thay đổi theo loại và thiết kế. Tuy nhiên, tất cả các loại pin kiềm đều có độ pH cơ bản của thành phần điện phân của chúng, đó là do việc thêm NaOH hoặc KOH vào hỗn hợp sền sệt.

Thật ra, chúng là các ion OH^- những người tham gia vào các phản ứng có trách nhiệm của năng lượng điện được đóng góp bởi các vật thể này.

Hoạt động

Khi pin kiềm được kết nối với thiết bị và đốt cháy, kẽm ngay lập tức phản ứng với OH^- của mì ống:

Zn (2) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(2) + 2e^-

Hai electron được giải phóng do quá trình oxy hóa của kẽm di chuyển đến mạch ngoài, nơi chúng phụ trách cơ chế điện tử của vật phẩm..

Sau đó, họ quay trở lại đống thông qua cực dương (+), cực âm; nghĩa là chúng đi qua điện cực MnO₂-than chì. Vì bột nhão có độ ẩm nhất định, phản ứng sau đây diễn ra:

2 triệu₂(2) + 2H₂O (l) + 2e^- => 2MnO (OH) (2) + 2OH^-(ac)

Bây giờ là MnO₂ Các electron trong Zn bị giảm hoặc tăng. Vì lý do này mà thiết bị đầu cuối này tương ứng với cực âm, là nơi xảy ra sự khử.

Lưu ý rằng OH^- nó tái sinh vào cuối chu kỳ để khởi động lại quá trình oxy hóa Zn; nói cách khác, chúng khuếch tán ở giữa miếng dán cho đến khi chúng tiếp xúc lại với kẽm dạng bột.

Ngoài ra, các sản phẩm dạng khí không được hình thành, như trường hợp của pin kẽm-carbon nơi NH được tạo ra₃ và H₂.

Sẽ đến một điểm mà toàn bộ bề mặt của điện cực sẽ được bao phủ bởi các chất rắn của Zn (OH)₂ và MnO (OH), kết thúc tuổi thọ hữu ích của pin.

Pin sạc

Pin kiềm được mô tả là không thể sạc lại, do đó, một khi đã "chết" thì không có cách nào để sử dụng lại. Đây không phải là trường hợp với những người có thể sạc lại, được đặc trưng bởi có phản ứng đảo ngược.

Để đảo ngược sản phẩm thành thuốc thử, một dòng điện phải được đặt theo hướng ngược lại (không phải từ cực dương đến cực âm, mà từ cực âm sang cực dương).

Một ví dụ về pin kiềm có thể sạc lại là NiMH. Nó bao gồm một cực dương NiOOH, làm mất các electron được dẫn tới cực âm niken hydride. Khi pin được sử dụng, nó sẽ được xả và đây là cụm từ quen thuộc "sạc pin"..

Do đó, nó có thể được sạc lại hàng trăm lần, khi cần thiết; tuy nhiên, thời gian không thể đảo ngược hoàn toàn và các điều kiện ban đầu đạt được (sẽ không tự nhiên).

Ngoài ra, nó không thể được sạc lại theo cách tùy tiện: phải tuân thủ các nguyên tắc được nhà sản xuất khuyến nghị.

Đó là lý do tại sao sớm hay muộn những pin này cũng bị hỏng và mất hiệu quả. Tuy nhiên, nó có ưu điểm là không nhanh chóng dùng một lần, ít gây ô nhiễm.

Các loại pin sạc khác là pin niken-cadmium và pin lithium.

Công dụng

Một số biến thể của pin kiềm nhỏ đến mức chúng có thể được sử dụng trong đồng hồ, điều khiển từ xa, đồng hồ, radio, đồ chơi, máy tính, bảng điều khiển, đèn pin, v.v. Những người khác, lớn hơn một bức tượng của bản sao Chiến tranh giữa các vì sao.

Trên thực tế, trên thị trường đây là những loại chiếm ưu thế so với các loại pin khác (ít nhất là sử dụng tại nhà). Chúng tồn tại lâu hơn và tạo ra nhiều điện hơn so với pin Leclanché thông thường.

Mặc dù pin kẽm-mangan không chứa các chất độc hại, các loại pin khác, như thủy ngân, mở ra một cuộc tranh luận về tác động có thể của nó đối với môi trường.

Mặt khác, pin kiềm hoạt động rất tốt trong một phạm vi nhiệt độ rộng; thậm chí có thể hoạt động dưới 0 ° C, vì vậy chúng là nguồn năng lượng điện tốt cho những thiết bị được bao quanh bởi băng.

Tài liệu tham khảo

1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa vô cơ (Ấn bản thứ tư). Đồi Mc Graw.
2. Whites, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Tái bản lần thứ 8). Học tập.
3. Bobby (Ngày 10 tháng 5 năm 2014). Tìm hiểu thêm về hầu hết các loại pin kiềm đáng tin cậy. Lấy từ: upsbatterycenter.com
4. Duracell. (2018). Câu hỏi thường gặp: khoa học. Phục hồi từ: duracell.mx
5. Boyer, Timothy. (Ngày 19 tháng 4 năm 2018). Sự khác biệt giữa pin kiềm và không kiềm là gì? Kinh dị. Lấy từ: sciences.com
6. Michael W. Davidson và Đại học bang Florida. (2018). Pin kiềm-Mangan. Lấy từ: micro.magnet.fsu.edu