- Thành phần pin kiềm
- Chất điện giải cơ bản
- Chức năng
- Những cục pin có thể tự nạp lại
- Các ứng dụng
- Người giới thiệu
Các pin kiềm là một pin trong đó độ pH của thành phần điện giải của nó là cơ bản. Đây là điểm khác biệt chính giữa loại pin này và nhiều loại pin khác ở chỗ chất điện phân của nó có tính axit; như trường hợp của pin kẽm-carbon sử dụng muối NH 4 Cl, hoặc thậm chí axit sulfuric đậm đặc trong pin ô tô.
Nó cũng là một tế bào khô, vì các chất điện phân cơ bản ở dạng bột nhão với phần trăm độ ẩm thấp; nhưng đủ để cho phép di chuyển các ion tham gia phản ứng hóa học về phía các điện cực, và do đó, hoàn thành mạch electron.
Nguồn: Mike Mozart qua Flickr.
Hình trên là pin Duracell 9V, một trong những ví dụ nổi tiếng nhất về pin kiềm. Pin càng lớn thì tuổi thọ và khả năng làm việc càng lâu (đặc biệt nếu chúng được sử dụng cho các thiết bị sử dụng nhiều năng lượng). Đối với các thiết bị nhỏ, bạn có pin AA và AAA.
Một sự khác biệt khác ngoài độ pH của thành phần chất điện phân của chúng, đó là, có thể sạc lại hoặc không, chúng thường tồn tại lâu hơn so với pin axit.
Thành phần pin kiềm
Trong pin kẽm-cacbon, có hai điện cực: một bằng kẽm và một bằng cacbon graphit. Trong "phiên bản cơ bản" của nó, một trong các điện cực thay vì là graphit, bao gồm mangan (IV) oxit, MnO 2 trộn với graphit.
Bề mặt của cả hai điện cực đang được tiêu thụ và bao phủ bởi chất rắn sinh ra từ các phản ứng.
Nguồn: Chủ trì, từ Wikimedia Commons
Ngoài ra, thay vì một hộp thiếc có bề mặt kẽm đồng nhất như hộp đựng tế bào, có một loạt đĩa compact (hình trên).
Ở trung tâm của tất cả các đĩa là một thanh MnO 2 , ở đầu trên có một vòng đệm cách điện nhô ra và đánh dấu cực dương (cực âm) của pin.
Lưu ý rằng các đĩa được bao phủ bởi một lớp xốp và một lớp kim loại; cái sau cũng có thể là một màng nhựa mỏng.
Cơ sở của tế bào là cực âm, nơi kẽm bị oxy hóa và giải phóng các điện tử; nhưng chúng cần một mạch bên ngoài để tiếp cận đầu pin, cực dương của nó.
Bề mặt của kẽm không mịn, như trường hợp của tế bào Leclanché, mà thô ráp; tức là chúng có nhiều lỗ rỗng và diện tích bề mặt lớn làm tăng hoạt tính của pin.
Chất điện giải cơ bản
Hình dạng và cấu trúc của pin thay đổi tùy theo loại và thiết kế. Tuy nhiên, tất cả các loại pin kiềm đều có điểm chung là pH cơ bản trong thành phần chất điện phân của chúng, đó là do khi thêm NaOH hoặc KOH vào hỗn hợp nhão.
Trên thực tế, đó là các ion OH - những ion tham gia vào các phản ứng chịu trách nhiệm về năng lượng điện được cung cấp bởi những vật này.
Chức năng
Khi pin kiềm đã được kết nối với thiết bị và bật lên, kẽm ngay lập tức phản ứng với OH - từ hồ:
Zn (s) + 2OH - (aq) => Zn (OH) 2 (s) + 2e -
2 electron được giải phóng bởi quá trình oxy hóa kẽm sẽ đi ra mạch bên ngoài, nơi chúng chịu trách nhiệm khởi động cơ chế điện tử của thiết bị.
Sau đó, chúng quay trở lại pin thông qua cực dương (+), cực âm; tức là, chúng di chuyển qua điện cực MnO 2- graphit. Khi mì ống có độ ẩm nhất định, phản ứng sau sẽ xảy ra:
2MnO 2 (s) + 2H 2 O (l) + 2e - => 2MnO (OH) (s) + 2OH - (aq)
Bây giờ MnO 2 bị khử hoặc nhận được các electron của Zn. Chính vì lý do đó mà cực này tương ứng với cực âm, đây là nơi xảy ra quá trình khử.
Lưu ý rằng OH - được tái sinh vào cuối chu kỳ để bắt đầu lại quá trình oxy hóa Zn; nói cách khác, chúng khuếch tán vào giữa hỗn hợp bột nhão cho đến khi chúng tiếp xúc trở lại với kẽm bột.
Tương tự như vậy, các sản phẩm ở dạng khí không được tạo thành, như xảy ra với tế bào kẽm-cacbon, nơi tạo ra NH 3 và H 2 .
Sẽ đến một thời điểm mà toàn bộ bề mặt của điện cực sẽ bị bao phủ bởi chất rắn của Zn (OH) 2 và MnO (OH), chấm dứt thời gian sử dụng của pin.
Những cục pin có thể tự nạp lại
Pin kiềm được mô tả là không thể sạc lại được, vì vậy một khi nó đã “chết” sẽ không có cách nào để sử dụng lại. Đây không phải là trường hợp của những cái có thể sạc lại được, có đặc điểm là có phản ứng thuận nghịch.
Để hoàn nguyên các sản phẩm thành chất phản ứng, một dòng điện phải được đặt theo chiều ngược lại (không phải từ cực dương sang 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, mất điện tử cho cực âm niken hiđrua. Khi pin được sử dụng, nó phóng điện và đây là nơi xuất phát cụm từ nổi tiếng "sạc pin".
Do đó, nó có thể được sạc lại hàng trăm lần, khi cần thiết; tuy nhiên, thời gian không thể quay ngược hoàn toàn và đạt được các điều kiện ban đầu (điều này sẽ không tự nhiên).
Ngoài ra, nó không thể được sạc lại theo cách tùy ý: phải tuân theo các hướng dẫn khuyến nghị của nhà sản xuất.
Đó là lý do tại sao sớm muộn những viên pin này cũng bị hư hỏng và mất tác dụng. Tuy nhiên, nó có ưu điểm là không dùng một lần nhanh chóng, ít gây ô nhiễm hơn.
Các loại pin có thể sạc lại khác là pin niken-cadmium và pin lithium.
Các ứng dụng
Nguồn: Pxhere.
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 nhỏ của bản sao Chiến tranh giữa các vì sao.
Trên thực tế, trên thị trường, đây là loại pin chiếm ưu thế hơn so với các loại pin khác (ít nhất là dùng cho gia đình). 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, nhưng các loại pin khác, chẳng hạn như thủy ngân, mở ra một cuộc tranh luận về tác động có thể có của chúng đối với môi trường.
Mặt khác, pin kiềm hoạt động rất tốt trong một phạm vi nhiệt độ rộng; Nó thậm chí có thể hoạt động dưới 0 ° C, vì vậy chúng là một nguồn năng lượng điện tốt cho những thiết bị được bao quanh bởi băng.
Người giới thiệu
- Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Tái bản lần thứ tư). Đồi Mc Graw.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học. (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
- Bobby. (Ngày 10 tháng 5 năm 2014). Tìm hiểu thêm về hầu hết các loại pin kiềm đáng tin cậy. Khôi phục từ: upsbatterycenter.com
- Duracell. (2018). Câu hỏi thường gặp: khoa học. Phục hồi từ: duracell.mx
- Boyer, Timothy. (Ngày 19 tháng 4 năm 2018). Sự khác biệt giữa pin kiềm và không kiềm là gì? Đấu kiếm. Phục hồi từ: sciining.com
- Michael W. Davidson và Đại học Bang Florida. (2018). Pin Alkaline-Mangan. Được khôi phục từ: micro.magnet.fsu.edu