هيكل الخلية الجافة والتشغيل

ل خلية جافة إنها بطارية يتكون وسطها الكهربائي من عجينة وليست حلاً. ومع ذلك ، يحتوي هذا المعجون على مستوى معين من الرطوبة ، ولهذه الأسباب ليست جافة تمامًا.

كمية المياه الصغيرة تكفي لتحرك الأيونات وبالتالي تدفق الإلكترونات داخل الكومة.

ميزته الهائلة على أكوام الرطب الأولى هي أنه بما أنه عجينة إلكتروليتية ، فلا يمكن سكب محتوياته ؛ الشيء الذي حدث مع البطاريات الرطبة ، والتي كانت أكثر خطورة وحساسة من نظرائهم الجافة. نظرًا لاستحالة الانسكابات ، تجد الخلية الجافة استخدامها في أرقام الأجهزة المحمولة والأجهزة المحمولة.

في الصورة أعلاه لديك بطارية جافة من الكربون والزنك. بشكل أكثر دقة ، إنه إصدار حديث من مكدس Georges Leclanché. من كل شيء ، هو الأكثر شيوعًا وربما الأكثر بساطة.

تمثل هذه الأجهزة راحة طاقة نظرًا لوجود طاقة كيميائية في جيبك يمكن تحويلها إلى كهرباء ؛ وبهذه الطريقة ، لا تعتمد على التيار أو الطاقة التي توفرها محطات الطاقة الكبيرة وشبكتها الواسعة من الأبراج والكابلات.

مؤشر

• 1 هيكل الخلية الجافة
  • 1.1 الأقطاب الكهربائية
  • 1.2 المحطات
  • 1.3 الرمل والشمع
• 2 العملية
  • 2.1 أكسدة قطب الزنك
  • 2.2 الحد من كلوريد الأمونيوم
  • 2.3 تحميل
• 3 المراجع

هيكل الخلية الجافة

ما هو هيكل الخلية الجافة؟ في الصورة ، يمكنك رؤية غلافه ، والذي لا يعدو أن يكون مجرد فيلم بوليمري ، فولاذ ، والمطرفان اللتان تبرز غسالات عازلة من الأمام.

ومع ذلك ، هذا هو مظهره الخارجي فقط. في داخلها تقع أجزائها الأكثر أهمية ، والتي تضمن حسن سير عملها.

سيكون لكل خلية جافة خصائصها الخاصة ، ولكن سيتم النظر في بطارية الزنك والكربون فقط ، والتي يمكن من خلالها وضع هيكل عام لجميع البطاريات الأخرى..

يتم فهم بطارية بطاريتين أو أكثر على أنها بطارية ، والأخير هو خلايا فولطية ، كما سيتم شرحه في القسم التالي.

الأقطاب الكهربائية

يظهر الهيكل الداخلي لبطارية الزنك والكربون في الصورة العليا. بغض النظر عن الخلية الفولتية ، يجب أن يكون هناك دائمًا (عادة) قطبان: أحدهما يتم إطلاق الإلكترونات منه ، والآخر يستقبلها.

الأقطاب الكهربائية عبارة عن مواد موصلة للكهرباء ، ولكي يكون هناك تيار ، يجب أن يكون لكل منهما كهربيّات كهربائية مختلفة.

على سبيل المثال ، الزنك ، القصدير الأبيض الذي يحيط بالبطارية ، هو المكان الذي تغادر فيه الإلكترونات إلى الدائرة الكهربائية (الجهاز) حيث تتصل.

من ناحية أخرى ، في القطب بأكمله هو القطب الكربون الجرافيت. مغمورة أيضا في عجينة تتكون من NH₄Cl ، ZnCl₂ و MNO₂.

هذا القطب هو الذي يستقبل الإلكترونات ، ويلاحظ أنه يحتوي على الرمز "+" ، مما يعني أنه الطرف الإيجابي للبطارية.

محطات

كما رأينا أعلاه قضيب الجرافيت في الصورة ، هناك محطة كهربائية إيجابية. وأدناه ، من علبة الزنك الداخلية التي تتدفق منها الإلكترونات ، الطرف السالب.

لهذا السبب تحمل البطاريات علامات "+" أو "-" للإشارة إلى الطريقة الصحيحة لتوصيلها بالجهاز ، وبالتالي السماح لها بتشغيل.

الرمال والشمع

على الرغم من عدم ظهورها ، إلا أن المعجون محمي بواسطة رمل توسيد وختم شمعي يمنعه من الانسكاب أو ملامسة الفولاذ في حالة حدوث تأثيرات ميكانيكية بسيطة أو إثارة..

عملية

كيف تعمل الخلية الجافة؟ بادئ ذي بدء ، إنها خلية فولطية ، أي أنها تولد الكهرباء من التفاعلات الكيميائية. لذلك ، تحدث تفاعلات الأكسدة والاختزال داخل أكوام ، حيث تكتسب الأنواع أو تفقد الإلكترونات.

تعمل الأقطاب الكهربائية كسطح يسهل ويسمح بتطور هذه التفاعلات. اعتمادا على الأحمال الخاصة بهم ، قد تحدث الأكسدة أو الحد من الأنواع.

لفهم هذا بشكل أفضل ، سنشرح فقط الجوانب الكيميائية التي يحيط بها كومة الزنك والكربون.

أكسدة قطب الزنك

بمجرد تشغيل الجهاز الإلكتروني ، ستطلق البطارية إلكترونات عن طريق أكسدة قطب الزنك. يمكن تمثيل ذلك بالمعادلة الكيميائية التالية:

Zn => Zn²⁺ + 2E^--

إذا كان هناك الكثير من الزنك²⁺ حول المعدن ، سوف يحدث استقطاب الشحنة الموجبة ، لذلك لن يكون هناك مزيد من الأكسدة. لذلك ، الزنك²⁺ يجب أن تنتشر من خلال لصق إلى الكاثود ، حيث ستعود الإلكترونات.

الإلكترونات بمجرد تنشيط القطع الأثرية ، فإنها تعود إلى القطب الآخر: الجرافيت ، للعثور على بعض الأنواع الكيميائية "تنتظرها".

الحد من كلوريد الأمونيوم

كما ذكر أعلاه ، في المعكرونة هناك NH₄Cl و MnO₂, المواد التي تحول الحموضة الحمضية. بمجرد دخول الإلكترونات ، ستحدث التفاعلات التالية:

2NH₄⁺ + 2E^- => 2NH₃ + H₂

المنتجين ، الأمونيا والهيدروجين الجزيئي ، NH₃ و ح₂, إنها غازات ، وبالتالي يمكنها "تضخيم" الكومة إذا لم تخضع لتحولات أخرى ؛ على سبيل المثال ، التاليين:

الزنك²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2 مليون (OH)

لاحظ أنه تم تخفيض الأمونيوم (الإلكترونات المكتسبة) ليصبح NH₃. بعد ذلك ، تم تحييد هذه الغازات بواسطة المكونات الأخرى للعجينة.

المجمع [Zn (NH₃)₄]²⁺ يسهل نشر أيونات الزنك²⁺ نحو الكاثود ، وبالتالي منع البطارية من "التوقف".

تعمل الدائرة الخارجية للجهاز كجسر للإلكترونات ؛ خلاف ذلك ، لن يكون هناك اتصال مباشر بين علبة الزنك وإلكترود الجرافيت. في صورة الهيكل ، ستأتي الدائرة المذكورة لتمثيل الكابل الأسود.

تفريغ

البطاريات الجافة لديها العديد من المتغيرات والأحجام والفولتية العمل. بعضها غير قابل لإعادة الشحن (الخلايا الفولتية الأولية) ، والبعض الآخر (خلايا فولتية ثانوية).

تتميز بطارية الزنك والكربون بجهد 1.5 فولت. أشكالها تتغير اعتمادا على أقطابها وتكوين الشوارد الخاصة بهم.

ستأتي نقطة حيث تفاعل كل المنحل بالكهرباء ، وبغض النظر عن مقدار أكسدة الزنك ، لن يكون هناك أي نوع يستقبل الإلكترونات ويعزز إطلاقها..

بالإضافة إلى ذلك ، قد يكون الحال عندما لم تعد الغازات المتشكلة محايدة وتظل تحت الضغط داخل الأكوام.

يجب إعادة تدوير بطاريات الزنك والكربون ، وغيرها من البطاريات غير القابلة لإعادة الشحن ؛ لأن مكوناته ، خاصة إذا كانت النيكل والكادميوم ، ضارة بالبيئة عن طريق تلويث التربة والمياه.

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. بطارية "الخلية الجافة". تم الاسترجاع من: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. هوفمان س. (10 ديسمبر 2014). ما هي بطارية الخلايا الجافة؟ تم الاسترجاع من: upsbatterycenter.com
5. الاعشاب ، جيفري. (24 أبريل 2017). كيف تعمل خلايا الخلايا الجافة؟ Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com
6. ودفورد ، كريس. (2016) بطاريات. تم الاسترجاع من: explainthatstuff.com.