The bateri alkali adalah bateri di mana pH elektrolit adalah asas. Ini adalah perbezaan utama antara bateri ini dan lain-lain di mana elektrolitnya berasid; seperti halnya bateri zink-karbon yang menggunakan garam NH 4 Cl, atau bahkan asid sulfurik pekat dalam bateri kereta.
Ia juga sel kering, kerana elektrolit asasnya dalam bentuk pasta dengan peratusan kelembapan yang rendah; tetapi cukup untuk membolehkan penghijrahan ion yang mengambil bahagian dalam tindak balas kimia ke arah elektrod, dan dengan itu, melengkapkan litar elektron.
Sumber: Mike Mozart melalui Flickr.
Gambar di atas adalah bateri Duracell 9V, salah satu contoh bateri alkali yang paling terkenal. Semakin besar bateri, semakin lama hayat dan kapasiti kerjanya (terutamanya jika ia digunakan untuk peralatan berintensifkan tenaga). Untuk perkakas kecil, anda mempunyai bateri AA dan AAA.
Perbezaan lain selain dari pH komposisi elektrolitnya, ialah, boleh dicas semula atau tidak, biasanya tahan lebih lama daripada bateri asid.
Komponen Bateri Beralkali
Dalam bateri zink-karbon, terdapat dua elektrod: satu zink, dan yang lain dari karbon grafit. Dalam "versi asas" salah satu elektrod daripada menjadi grafit, terdiri daripada mangan (IV) oksida, MnO 2 dicampurkan dengan grafit.
Permukaan kedua-dua elektrod sedang dimakan dan ditutup oleh pepejal akibat tindak balas.
Sumber: Pemegang utama, dari Wikimedia Commons
Selain daripada timah dengan permukaan zink homogen sebagai bekas sel, terdapat serangkaian cakera padat (gambar atas).
Di tengah-tengah semua cakera terdapat batang MnO 2 , di hujung atas yang mana mesin basuh penebat menonjol dan menandakan terminal positif (katod) bateri.
Perhatikan bahawa cakera ditutup dengan lapisan berpori dan logam; yang terakhir juga boleh menjadi filem plastik nipis.
Asas sel adalah terminal negatif, di mana zink mengoksidakan dan melepaskan elektron; tetapi ini memerlukan litar luaran untuk mencapai bahagian atas bateri, terminal positifnya.
Permukaan zink tidak licin, seperti halnya sel Leclanché, tetapi kasar; iaitu, mereka mempunyai banyak liang dan luas permukaan yang besar yang meningkatkan aktiviti bateri.
Elektrolit asas
Bentuk dan struktur bateri berubah mengikut jenis dan reka bentuknya. Walau bagaimanapun, semua bateri alkali memiliki pH dasar komposisi elektrolitnya, yang disebabkan oleh penambahan NaOH atau KOH ke dalam campuran pasta.
Sebenarnya, ion OH - yang mengambil bahagian dalam tindak balas yang bertanggungjawab terhadap tenaga elektrik yang disediakan oleh objek ini.
Berfungsi
Apabila bateri alkali telah disambungkan ke alat dan dihidupkan, zink segera bertindak balas dengan OH - dari pes:
Zn (2) - (aq) => Zn (OH) 2 ( 2 ) - 2e -
2 elektron yang dilepaskan oleh pengoksidaan zink bergerak ke litar luaran, di mana mereka bertanggungjawab untuk memulakan mekanisme elektronik peranti.
Kemudian, mereka kembali ke bateri melalui terminal positif (+), katod; iaitu, mereka melalui elektrod MnO 2- grafit. Oleh kerana pasta mempunyai kelembapan, tindak balas berikut berlaku:
2MnO 2 ( 2 ) + 2H 2 O (l) + 2e - => 2MnO (OH) (2) - (aq)
Kini MnO 2 dikurangkan atau memperoleh elektron Zn. Atas sebab inilah terminal ini sesuai dengan katod, di mana pengurangan berlaku.
Perhatikan bahawa OH - dijana semula pada akhir kitaran untuk memulakan semula pengoksidaan Zn; dengan kata lain, mereka meresap ke tengah pasta sehingga mereka bersentuhan semula dengan serbuk zink.
Begitu juga, produk gas tidak terbentuk, seperti yang berlaku dengan sel zink karbon mana NH 3 dan H 2 dijana .
Akan tiba suatu titik di mana seluruh permukaan elektrod akan ditutup oleh pepejal Zn (OH) 2 dan MnO (OH), yang mengakhiri jangka hayat bateri.
Bateri boleh dicas semula
Bateri alkali yang dijelaskan tidak boleh dicas semula, jadi apabila ia "mati" tidak ada cara untuk menggunakannya lagi. Ini tidak berlaku dengan yang boleh dicas semula, yang dicirikan oleh reaksi yang boleh diterbalikkan.
Untuk mengembalikan produk ke reaktan, arus elektrik mesti digunakan pada arah yang berlawanan (bukan dari anod ke katod, tetapi dari katod ke anod).
Contoh bateri alkali yang boleh dicas semula ialah NiMH. Ia terdiri daripada anod NiOOH, yang kehilangan elektron ke katod nikel hidrida. Semasa bateri digunakan ia habis, dan di sinilah asal usul ungkapan "mengecas bateri" yang terkenal.
Oleh itu, ia boleh diisi semula beratus-ratus kali, jika diperlukan; namun, masa tidak dapat diterbalikkan sepenuhnya dan keadaan asalnya tercapai (yang tidak wajar).
Juga, ia tidak boleh diisi dengan cara yang sewenang-wenang: garis panduan yang disyorkan oleh pengeluar mesti diikuti.
Itulah sebabnya cepat atau lambat bateri ini juga hilang dan hilang keberkesanannya. Walau bagaimanapun, ia mempunyai kelebihan untuk tidak cepat buang, menyumbang lebih sedikit kepada pencemaran.
Bateri boleh dicas semula lain adalah bateri nikel-kadmium dan litium.
Permohonan
Sumber: Pxhere.
Beberapa varian bateri alkali sangat kecil sehingga dapat digunakan pada jam tangan, alat kawalan jauh, jam, radio, mainan, komputer, konsol, lampu suluh, dll. Yang lain lebih besar daripada patung klon Star Wars.
Sebenarnya, ini adalah yang ada di pasaran yang mengatasi bateri jenis lain (sekurang-kurangnya untuk kegunaan rumah). Mereka tahan lebih lama dan menghasilkan lebih banyak elektrik daripada bateri Leclanché konvensional.
Walaupun bateri zink-mangan tidak mengandungi bahan toksik, bateri lain, seperti bateri merkuri, membuka perdebatan mengenai kemungkinan kesannya terhadap alam sekitar.
Sebaliknya, bateri alkali berfungsi dengan baik dalam pelbagai suhu; Mereka juga boleh bekerja di bawah 0 ° C, jadi sumber tenaga elektrik yang baik untuk peralatan yang dikelilingi oleh ais.
Rujukan
- Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE.
- Bobby. (10 Mei 2014). Ketahui Lebih Lanjut Mengenai Bateri Alkali Paling Boleh Diandalkan. Dipulihkan dari: upsbatterycenter.com
- Duracell. (2018). Soalan lazim: sains. Dipulihkan dari: duracell.mx
- Boyer, Timothy. (19 April 2018). Apakah Perbezaan Antara Bateri Alkali & Bukan Alkali? Ilmu Pengetahuan. Dipulihkan dari: sciencing.com
- Michael W. Davidson dan The Florida State University. (2018). Bateri Alkali-Mangan. Dipulihkan dari: micro.magnet.fsu.edu