- Cấu trúc tế bào khô
- Điện cực
- Thiết bị đầu cuối
- Cát và sáp
- Chức năng
- Oxy hóa điện cực kẽm
- Khử amoni clorua
- Tải xuống
- Người giới thiệu
Một tế bào khô là một pin mà vừa điện bao gồm một dán và không phải là một giải pháp. Tuy nhiên, hồ dán đã nói có một mức độ ẩm nhất định, và vì những lý do này, nó không khô hoàn toàn.
Lượng nước ít là đủ để các ion di chuyển và do đó, dòng chảy của các electron bên trong tế bào.
Nguồn: Emilian Robert Vicol qua Flickr.
Lợi thế to lớn của nó so với các loại pin ướt đầu tiên là vì nó là một chất điện phân nên không thể làm tràn nội dung của nó; đó là trường hợp của pin ướt, nguy hiểm và mỏng manh hơn so với pin khô của chúng. Do không thể bị đổ, ô khô được sử dụng trong nhiều thiết bị di động và di động.
Trong hình trên 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 đại diện cho một sự tiện lợi đầy năng lượng do thực tế là chúng có năng lượng hóa học trong túi có thể chuyển hóa thành điện năng; và theo cách này, không phụ thuộc vào các ổ cắm điện hoặc năng lượng được cung cấp bởi các nhà máy điện lớn và mạng lưới tháp và cáp rộng lớn của chúng.
Cấu trúc tế bào khô
Cấu trúc của tế bào khô là gì? Trong hình ảnh, bạn có thể thấy vỏ của nó, không gì khác hơn là một màng polyme, thép và hai thiết bị đầu cuối có vòng đệm cách điện nhô ra phía trước.
Tuy nhiên, đây chỉ là hình dáng bên ngoài của nó; Bên trong nó có các bộ phận quan trọng nhất, đảm bảo cho nó hoạt động bình thường.
Mỗi tế bào khô sẽ có những đặc điểm riêng, nhưng chỉ có tế bào kẽm-cacbon mới được xem xét, trong đó có thể phác thảo cấu trúc chung cho tất cả các loại pin khác.
Pin được hiểu là sự kết hợp của hai hoặc nhiều pin và pin sau là các tế bào điện áp, như sẽ được giải thích trong phần sau.
Điện cực
Nguồn: Wikipedia
Hình ảnh bên trên cho thấy cấu trúc bên trong của pin kẽm-carbon. Bất kể tế bào điện thế là gì, luôn phải có (thường) hai điện cực: một điện cực được cho ra và điện cực kia nhận chúng.
Điện cực là vật liệu dẫn điện, và để có dòng điện, cả hai đều phải có độ âm điện khác nhau.
Ví dụ, kẽm, một loại thiếc trắng bao quanh pin, là nơi các điện tử rời khỏi mạch điện (thiết bị) nơi nó được kết nối.
Mặt khác, trong toàn bộ môi trường là điện cực cacbon graphit; cũng được nhúng vào hồ gồm NH 4 Cl, ZnCl 2 và MnO 2 .
Điện cực này là điện cực nhận các electron, và lưu 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 graphit trong hình, có cực điện dương; và bên dưới, kẽm bên trong có thể từ đó các điện tử chạy qua, cực âm.
Đó là lý do tại sao pin được đánh 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 không được hiển thị, nhưng hồ dán được bảo vệ bởi cát giảm chấn và một con dấu bằng sáp để ngăn không cho nó tràn hoặc tiếp xúc với thép dưới tác động cơ học nhỏ hoặc kích động.
Chức năng
Tế bào khô hoạt động như thế nào? Đầu tiên, nó là một tế bào điện áp, tức là nó tạo ra điện từ các phản ứng hóa học. Do đó, bên trong tế bào xảy ra các phản ứng oxy hóa khử, nơi các loài thu được hoặc mất điện tử.
Các điện cực đóng vai trò như một bề mặt tạo điều kiện và cho phép phát triển các phản ứng này. Tùy thuộc vào điện tích của chúng, quá trình oxy hóa hoặc khử của các loài có thể xảy ra.
Để hiểu rõ hơn về điều này, chúng tôi sẽ chỉ giải thích các khía cạnh hóa học của pin kẽm-carbon.
Oxy hóa điện cực kẽm
Ngay sau khi thiết bị điện tử được bật, pin sẽ giải phóng các điện tử bằng cách oxy hóa điện cực kẽm. Điều này có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:
Zn => Zn 2+ + 2e -
Nếu có nhiều Zn 2+ bao quanh kim loại thì sẽ xảy ra hiện tượng phân cực điện tích dương nên không xảy ra quá trình oxi hóa nữa. Do đó, Zn 2+ phải khuếch tán qua hồ dán về phía cực âm, nơi các điện tử sẽ đi vào trở lại.
Khi các điện tử đã kích hoạt tạo tác, chúng quay trở lại điện cực khác: điện cực graphit, để tìm một số loài hóa học đang “chờ đợi” nó.
Khử amoni clorua
Như đã đề cập trước đó, có NH 4 Cl và MnO 2 trong mì ống , những chất làm cho độ pH của nó có tính axit. Ngay sau khi các electron đi vào, các phản ứng sau sẽ xảy ra:
2NH 4 + + 2e - => 2NH 3 + H 2
Hai sản phẩm, amoniac và hydro phân tử, NH 3 và H 2 , là chất khí, do đó có thể làm "phồng" pin nếu chúng không trải qua các biến đổi khác; chẳng hạn như hai điều sau:
Zn 2+ + 4NH 3 => 2+
H 2 + 2MnO 2 => 2MnO (OH)
Lưu ý rằng amoniac bị khử (thu được electron) để trở thành NH 3 . Các khí này sau đó được trung hòa bởi các thành phần khác của hồ.
Phức hợp 2+ tạo điều kiện thuận lợi cho sự khuếch tán của các ion Zn 2+ về phía cực âm và do đó ngăn tế bào không bị “đình trệ”.
Mạch bên ngoài của thiết bị có chức năng như một cầu nối cho các electron; nếu không sẽ không bao giờ có kết nối trực tiếp giữa lon kẽm và điện cực graphit. Trong hình ảnh của cấu trúc, mạch này sẽ đại diện cho cáp màu đen.
Tải xuống
Tế bào khô có nhiều biến thể, kích thước và điện áp làm việc. Một số trong số chúng không thể sạc lại được (tế bào điện áp sơ cấp), trong khi một số khác là (tế bào điện áp thứ cấp).
Pin kẽm-cacbon có điện áp làm việc là 1,5V. Hình dạng của chúng thay đổi dựa trên các điện cực và thành phần của chất điện phân của chúng.
Sẽ đến một thời điểm mà tất cả các chất điện phân đã phản ứng, và cho dù kẽm bị oxy hóa đến mức nào thì cũng sẽ không có loài nào nhận electron và thúc đẩy sự giải phóng của chúng.
Hơn nữa, có thể xảy ra trường hợp các khí hình thành không còn được trung hòa và vẫn tạo áp suất bên trong tế bào.
Pin kẽm-carbon và các loại pin khác không thể sạc lại được, phải được tái chế; vì các thành phần của nó, đặc biệt là các thành phần niken-cadmium, có hại cho môi trường do gây ô nhiễm đất và nước.
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.
- Pin "Dry-Cell". Được khôi phục từ: makahiki.kcc.hawaii.edu
- Hoffman S. (ngày 10 tháng 12 năm 2014). Pin khô là gì? Khôi phục từ: upsbatterycenter.com
- Weed, Geoffrey. (Ngày 24 tháng 4 năm 2017). Pin khô hoạt động như thế nào? Đấu kiếm. Phục hồi từ: sciining.com
- Woodford, Chris. (2016) Pin. Được khôi phục từ: Explainthatstuff.com.