Cấu trúc và hoạt động của tế bào khô

Một tế bào khô đó là một loại pin có môi trường điện phân bao gồm một chất nhão và không phải là dung dịch. Tuy nhiên, miếng dán này có độ ẩm nhất định và vì những lý do này không hoàn toàn khô.

Lượng nước nhỏ đủ để các ion di chuyển và do đó, dòng điện tử bên trong đống.

Ưu điểm to lớn của nó so với các cọc ướt đầu tiên là vì nó là một chất điện phân, nên không thể làm đổ được; một cái gì đó đã xảy ra với pin ướt, nguy hiểm và tinh tế hơn so với các đối tác khô của chúng. Với sự bất khả thi của sự cố tràn, tế bào khô tìm thấy việc sử dụng số lượng thiết bị di động và di động.

Trong hình trên, bạn có một pin kẽm-carbon khô. Chính xác hơn, nó là một phiên bản hiện đại của ngăn xếp Georges Leclanché. Trong tất cả, nó là phổ biến nhất và có lẽ là đơn giản nhất.

Những thiết bị này thể hiện sự thoải mái về năng lượng do có trong túi năng lượng hóa học có thể chuyển thành điện năng; và theo cách này, không phụ thuộc vào dòng điện hoặc năng lượng được cung cấp bởi các nhà máy điện lớn và mạng lưới tháp và cáp lớn.

Chỉ số

• 1 Cấu trúc tế bào khô
  • 1.1 Điện cực
  • 1.2 Thiết bị đầu cuối
  • 1.3 Cát và sáp
• 2 hoạt động
  • 2.1 Oxy hóa điện cực kẽm
  • 2.2 Giảm clorua amoni
  • Tải xuống 2.3
• 3 tài liệu tham khảo

Cấu trúc tế bào khô

Cấu trúc của một tế bào khô là gì? Trong hình ảnh, bạn có thể thấy vỏ bọc của nó, không gì khác hơn là màng polyme, thép và hai cực có vòng đệm cách điện nhô ra từ phía trước.

Tuy nhiên, đây chỉ là hình thức bên ngoài của nó; trong nội thất của nó nằm ở những phần quan trọng nhất của nó, đảm bảo hoạt động đúng.

Mỗi tế bào khô sẽ có những đặc điểm riêng, nhưng chỉ có pin kẽm-carbon sẽ được xem xét, từ đó cấu trúc chung cho tất cả các loại pin khác có thể được sơ đồ hóa..

Pin của hai hoặc nhiều pin được hiểu là pin và pin sau là pin điện thế, như sẽ được giải thích trong phần tiếp theo.

Điện cực

Cấu trúc bên trong của pin kẽm-carbon được hiển thị trong hình trên. Bất kể tế bào volta là gì, luôn luôn phải có (thông thường) hai điện cực: một từ đó các electron được giải phóng và một điện cực tiếp nhận chúng.

Các điện cực là vật liệu dẫn điện, và để có dòng điện, cả hai phải có độ âm điện khác nhau.

Ví dụ, kẽm, thiếc trắng bao quanh pin, là nơi các electron khởi hành đến mạch điện (thiết bị) nơi nó kết nối.

Mặt khác, trong toàn bộ môi trường là điện cực than chì; cũng đắm mình trong một hỗn hợp bao gồm NH₄Cl, ZnCl₂ và MnO₂.

Điện cực này là điện cực nhận electron và chú ý rằng nó có ký hiệu '+', có nghĩa là nó là cực dương của pin.

Thiết bị đầu cuối

Như đã thấy ở trên thanh than chì trong hình ảnh, có cực điện dương; và bên dưới, từ kẽm bên trong có thể từ đó các electron chạy qua, cực âm.

Đó là lý do tại sao pin mang dấu '+' hoặc '-' để chỉ ra cách chính xác để kết nối chúng với thiết bị và do đó, cho phép nó bật.

Cát và sáp

Mặc dù nó không được hiển thị, dán được bảo vệ bởi cát đệm và một con dấu sáp ngăn nó tràn ra hoặc tiếp xúc với thép trong trường hợp bị va chạm cơ học hoặc khuấy trộn..

Hoạt động

Làm thế nào để một tế bào khô hoạt động? Để bắt đầu, nó là một tế bào volta, nghĩa là nó tạo ra điện từ các phản ứng hóa học. Do đó, các phản ứng oxi hóa khử xảy ra trong các cọc, trong đó các loài tăng hoặc giảm electron.

Các điện cực phục vụ như một bề mặt tạo điều kiện và cho phép phát triển các phản ứng này. Tùy thuộc vào tải trọng của chúng, quá trình oxy hóa hoặc giảm loài có thể xảy ra.

Để hiểu rõ hơn về điều này, chúng tôi sẽ chỉ giải thích các khía cạnh hóa học mà cọc kẽm-carbon bao quanh.

Oxy hóa điện cực kẽm

Ngay khi thiết bị điện tử được bật, pin sẽ giải phóng các electron bằng cách oxy hóa điện cực kẽm. Điều này có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Nếu có nhiều Zn²⁺ xung quanh kim loại, sự phân cực điện tích dương sẽ xảy ra, do đó sẽ không có quá trình oxy hóa nữa. Do đó, Zn²⁺ phải khuếch tán qua quá trình dán vào cực âm, nơi các electron sẽ quay trở lại.

Các electron sau khi kích hoạt cổ vật, chúng quay trở lại điện cực khác: than chì, để tìm một số loài hóa học "chờ nó".

Giảm clorua amoni

Như đã nói ở trên, trong mì ống có NH₄Cl và MnO₂, các chất biến pH của chúng có tính axit. Ngay khi các electron đi vào, các phản ứng sau sẽ xảy ra:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Hai sản phẩm, amoniac và hydro phân tử, NH₃ và H₂, chúng là các chất khí và do đó có thể "thổi phồng" đống nếu chúng không trải qua các biến đổi khác; như ví dụ, hai điều sau đây:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2 triệu₂ => 2MnO (OH)

Lưu ý rằng amoni đã bị khử (thu được điện tử) để trở thành NH₃. Tiếp theo, các khí này được trung hòa bởi các thành phần khác của dán.

Phức tạp [Zn (NH₃)₄]²⁺ tạo điều kiện cho sự khuếch tán của các ion Zn²⁺ về phía cực âm và do đó ngăn chặn pin "dừng lại".

Mạch ngoài của thiết bị có chức năng làm cầu nối cho các điện tử; nếu không, sẽ không bao giờ có một kết nối trực tiếp giữa lon kẽm và điện cực than chì. Trong hình ảnh của cấu trúc, mạch cho biết sẽ đại diện cho cáp đen.

Tải xuống

Pin khô có nhiều biến thể, kích cỡ và điện áp làm việc. Một số trong số chúng không thể sạc lại được (các tế bào volta chính), trong khi một số khác là (các tế bào volta thứ cấp).

Pin kẽm-carbon có điện áp làm việc 1,5V. Hình dạng của chúng thay đổi tùy thuộc vào điện cực của chúng và thành phần của chất điện giải.

Sẽ đến một điểm mà tất cả các chất điện phân đã phản ứng, và cho dù kẽm bị oxy hóa bao nhiêu thì cũng sẽ không có loài nào nhận được electron và thúc đẩy sự giải phóng của chúng.

Ngoài ra, nó có thể là trường hợp các khí được hình thành không còn được trung hòa và vẫn chịu áp lực bên trong các cọc.

Pin kẽm-carbon, và các loại khác không thể sạc lại, phải được tái chế; kể từ đó, các thành phần của nó, đặc biệt nếu chúng là niken-cadmium, có hại cho môi trường bằng cách làm ô nhiễm đất và nước.

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. Pin "Pin khô". Lấy từ: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (ngày 10 tháng 12 năm 2014). Pin khô là gì? Lấy từ: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (Ngày 24 tháng 4 năm 2017). Làm thế nào để pin khô hoạt động? Kinh dị. Lấy từ: sciences.com
6. Woodford, Chris. (2016) Pin. Lấy từ: explainthat ware.com.