مكونات البطارية القلوية وتشغيلها واستخداماتها

ال البطارية القلوية إنها بطارية يكون فيها درجة الحموضة في تركيبها الكهربائي. هذا هو الفرق الرئيسي بين هذه البطارية والكثير غيرها حيث الشوارد الحمضية. كما هو الحال مع بطاريات الكربون الزنك التي تستخدم أملاح NH₄Cl ، أو حتى حامض الكبريتيك المركز في بطاريات السيارات.

وهي أيضًا خلية جافة ، نظرًا لأن الشوارد الأساسية تكون في شكل عجينة ذات نسبة رطوبة منخفضة ؛ ولكن يكفي للسماح لهجرة الأيونات المشاركة في التفاعلات الكيميائية تجاه الأقطاب الكهربائية ، وبالتالي ، أكمل دائرة الإلكترون.

في الصورة أعلاه لديك بطارية Duracell 9V ، واحدة من أشهر الأمثلة على البطاريات القلوية. فكلما كانت المكدس أكبر ، كلما كان عمرها الافتراضي وقدرتها على العمل (خاصة إذا كانت موجهة للأجهزة التي تستهلك الكثير من الطاقة). للأجهزة الصغيرة ، تتوفر بطاريات AA و AAA.

هناك اختلاف آخر ، بصرف النظر عن درجة الحموضة في تركيبها الكهربائي ، وهو أنه عادة ما يكون قابلاً لإعادة الشحن أم لا ، فإنه يستمر لفترة أطول من البطاريات الحمضية..

مؤشر

• 1 مكونات البطارية القلوية
  • 1.1 الشوارد الأساسية
• 2 العملية
  • 2.1 بطاريات قابلة للشحن
• 3 الاستخدامات
• 4 المراجع

مكونات البطارية القلوية

يوجد في كومة الزنك والكربون قطبين: أحدهما من الزنك والكربون الغرافيتي الآخر. في "نسخته الأساسية" واحد من الأقطاب الكهربائية بدلا من الجرافيت ، يتكون من أكسيد المنغنيز (الرابع) ، MnO₂ مختلطة مع الجرافيت.

يتم استهلاك سطح كلا القطبين والمغلفة مع المواد الصلبة الناتجة عن ردود الفعل.

أيضا ، بدلا من القصدير مع سطح الزنك متجانسة كحاوية للخلية ، وهناك سلسلة من الأقراص المدمجة (الصورة العليا).

قضيب MnO يكمن في وسط جميع الأقراص₂, في الطرف العلوي الذي يبرز غسالة عازلة ويمثل الطرف الموجب (الكاثود) للبطارية.

لاحظ أن الأقراص مغطاة بطبقة مسامية وطبقة معدنية ؛ هذا الأخير يمكن أن يكون أيضا فيلم من البلاستيك رقيقة.

تشكل قاعدة الوبر في الطرف السلبي ، حيث يتأكسد الزنك ويطلق الإلكترونات. ولكن هذه تحتاج إلى دائرة خارجية للوصول إلى الجزء العلوي من كومة ، محطة إيجابية.

سطح الزنك ليس ناعمًا ، كما هو الحال مع خلايا Leclanché ، ولكنه خشن ؛ وهذا يعني أن لديهم العديد من المسام ومساحة سطح كبيرة تزيد من نشاط الكومة.

الشوارد الأساسية

يتغير شكل وهيكل البطاريات وفقًا للنوع والتصميم. ومع ذلك ، تشترك جميع البطاريات القلوية في درجة الحموضة الأساسية لتكوينها الكهربائي ، والذي يرجع إلى إضافة NaOH أو KOH إلى خليط العجينة.

في الواقع ، هم أيونات OH^- تلك التي تشارك في ردود الفعل المسؤولة للطاقة الكهربائية التي ساهمت بها هذه الأشياء.

عملية

عند توصيل البطارية القلوية بالجهاز واشتعالها ، يتفاعل الزنك على الفور مع OH^- المعكرونة:

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

ينتقل الإلكترونان المنطلقان من أكسدة الزنك إلى الدائرة الخارجية ، حيث يكونان مسؤولين عن الآلية الإلكترونية للقطعة الأثرية..

ثم يعودون إلى الكومة من خلال الطرف الموجب (+) ، الكاثود ؛ وهذا هو ، يذهبون من خلال القطب MnO₂-الجرافيت. بما أن العجينة لها رطوبة معينة ، يحدث التفاعل التالي:

2MnO₂(ق) + 2H₂يا (ل) + 2e^- => 2MnO (OH) (s) + 2OH^-(آق)

الآن MnO₂ يتم تقليل أو الحصول على الإلكترونات في Zn. ولهذا السبب ، يتوافق هذا الجهاز مع الكاثود ، وهو المكان الذي يحدث فيه التخفيض.

لاحظ أن OH^- يتجدد في نهاية الدورة لإعادة تشغيل أكسدة الزنك ؛ بعبارة أخرى ، تنتشر في منتصف العجينة حتى تتلامس مرة أخرى مع الزنك المسحوق.

أيضا ، لا يتم تشكيل المنتجات الغازية ، كما هو الحال مع بطارية الزنك والكربون حيث يتم إنشاء NH₃ و ح₂.

ستأتي نقطة حيث سيتم تغطية كامل سطح القطب بواسطة المواد الصلبة من الزنك (OH)₂ و MnO (OH) ، وإنهاء العمر الإنتاجي للبطارية.

بطاريات قابلة للشحن

البطارية القلوية الموصوفة غير قابلة لإعادة الشحن ، بحيث "بمجرد موتها" لا توجد طريقة لاستخدامها مرة أخرى. ليس هذا هو الحال مع تلك القابلة لإعادة الشحن ، والتي تتميز بوجود ردود فعل عكسية.

لعكس المنتجات إلى الكواشف ، يجب أن يطبق تيار كهربائي في الاتجاه المعاكس (ليس من الأنود إلى الكاثود ، ولكن من الكاثود إلى الأنود).

مثال على بطارية قلوية قابلة للشحن هو NiMH. يتكون هذا من أنود NiOOH ، الذي يفقد الإلكترونات التي يتم توجيهها إلى كاثود هيدريد النيكل. عند استخدام البطارية ، يتم تفريغها ، ومن هنا تأتي العبارة المألوفة "شحن البطارية"..

وبالتالي ، يمكن إعادة شحنها مئات المرات ، حسب الضرورة ؛ ومع ذلك ، لا يمكن عكس الوقت تمامًا والوصول إلى الشروط الأصلية (والتي ستكون غير طبيعية).

أيضًا ، لا يمكن إعادة شحنها بطريقة تعسفية: يجب اتباع الإرشادات الموصى بها من قبل الشركة المصنعة.

وهذا هو السبب في نفاد هذه البطاريات عاجلاً أم آجلاً وفقدان فعاليتها. ومع ذلك ، فإن لديها ميزة عدم التصرف بسرعة ، مما يساهم في تقليل التلوث.

البطاريات القابلة لإعادة الشحن الأخرى هي بطاريات النيكل والكادميوم والليثيوم.

تطبيقات

بعض المتغيرات من البطاريات القلوية صغيرة جدًا بحيث يمكن استخدامها في الساعات وأجهزة التحكم عن بُعد والساعات وأجهزة الراديو ولعب الأطفال وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الألعاب والمصابيح الكهربائية وما إلى ذلك. آخرون ، أكبر من تمثال لاستنساخ حرب النجوم.

في الواقع ، في هذه هي تلك التي تهيمن على أنواع أخرى من البطاريات (على الأقل للاستخدام المنزلي). تدوم لفترة أطول وتولد كهرباء أكثر من بطاريات Leclanché التقليدية.

على الرغم من أن بطارية الزنك والمنغنيز لا تحتوي على مواد سامة ، فإن البطاريات الأخرى ، مثل الزئبق ، تفتح نقاشًا حول تأثيرها المحتمل على البيئة.

من ناحية أخرى ، تعمل البطاريات القلوية جيدًا على نطاق واسع من درجات الحرارة ؛ يمكن أن تعمل حتى أقل من 0 درجة مئوية ، لذلك فهي مصدر جيد للطاقة الكهربائية لتلك الأجهزة التي تحيط بها الجليد.

مراجع

1. رعشة واتكينز. (2008). كيمياء غير عضوية (الطبعة الرابعة). مولودية جراو هيل.
2. بياض ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). الكيمياء. (الطبعة الثامنة). CENGAGE التعلم.
3. بوبي. (10 مايو 2014). تعرف على المزيد حول البطاريات القلوية التي يمكن الاعتماد عليها. تم الاسترجاع من: upsbatterycenter.com
4. دوراسيل. (2018). الأسئلة المتداولة: العلم. تعافى من: duracell.mx
5. بوير ، تيموثي. (19 أبريل 2018). ما هو الفرق بين البطاريات القلوية وغير القلوية؟ Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com
6. مايكل دبليو ديفيدسون وجامعة ولاية فلوريدا. (2018). البطارية القلوية المنغنيز. تم الاسترجاع من: micro.magnet.fsu.edu