的碱性电池是一个电池,其中其电解质组合物的pH是碱性的。这是该电池与许多其他电解质呈酸性的主要区别。就像在汽车电池中使用NH 4 Cl 盐或什至浓硫酸的锌碳电池一样。
它也是一种干电池,因为碱性电解质为低湿度的糊状。但足以使参与化学反应的离子向电极迁移,从而完成电子电路。
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上图是Duracell 9V电池,这是碱性电池最著名的示例之一。电池越大,其使用寿命和工作能力就越长(尤其是用于高能耗设备时)。对于小型设备,您需要使用AA和AAA电池。
除了电解质组合物的pH值外,另一个区别是,无论是否可充电,它们的使用寿命通常比酸性电池更长。
碱性电池组件
在锌碳电池中,有两个电极:一个是锌,另一个是石墨碳。在其“基本形式”中,其中一个电极不是石墨,而是由锰(IV)氧化物,MnO 2与石墨混合而成。
两个电极的表面被反应产生的固体消耗并覆盖。
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此外,代替了具有均匀锌表面的锡作为电池容器,还有一系列光盘(上图)。
在所有磁盘的中心都放置有MnO 2棒,绝缘垫圈从上端伸出并标记电池的正极(阴极)。
请注意,光盘上覆盖着一层多孔的金属层。后者也可以是塑料薄膜。
电池的底部是负极,锌在其中氧化并释放电子。但是这些需要外部电路才能到达电池的顶部,即正极。
锌的表面不像Leclanché电池那样光滑,但是很粗糙。即,它们具有许多孔和较大的表面积,从而增加了电池的活性。
基础电解质
电池的形状和结构根据类型和设计而变化。但是,所有碱性电池的电解质组成都有一个共同的碱性pH值,这是由于在糊状混合物中添加了NaOH或KOH所致。
实际上,正是OH离子-参与了由这些物体提供的电能的反应。
运作中
将碱性电池连接到设备并打开电源后,锌立即与OH反应-来自糊剂:
的Zn(S)+ 2OH - (水溶液)=>的Zn(OH)2(S)+ 2E -
锌的氧化释放的2个电子行进到外部电路,在外部电路中,这些电子负责启动设备的电子机构。
然后,它们通过正极(+)(正极)返回电池;也就是说,它们穿过MnO 2-石墨电极。由于面食具有一定的湿度,因此发生以下反应:
2MnO 2(S)+ 2H 2 O(1)+ 2E - => 2MnO(OH)(S)+ 2OH - (水溶液)
现在,MnO 2被还原或获得了锌的电子。因此,该端子对应于发生还原的阴极。
注意,OH -在所述循环结束时再生以重新启动的Zn的氧化; 换句话说,它们扩散到糊剂的中间,直到再次与粉状锌接触。
同样,不会形成气态产物,就像生成NH 3和H 2的锌碳电池一样。
电极的整个表面将被Zn(OH)2和MnO(OH)的固体覆盖,从而终止了电池的使用寿命。
可充电电池
所述碱性电池不可充电,因此一旦“失效”,将无法再次使用。可充电电池的情况并非如此,其特征是具有可逆反应。
为了将产物还原为反应物,必须以相反的方向施加电流(不是从阳极到阴极,而是从阴极到阳极)。
NiMH是可充电碱性电池的一个示例。它由一个NiOOH阳极组成,该阳极将电子损失给氢化镍阴极。使用电池时,电池会放电,这就是众所周知的短语“为电池充电”的来源。
因此,可以根据需要为其充电数百次;但是,时间不能完全逆转并且达到原始条件(这是不自然的)。
同样,它不能以任意方式充电:必须遵循制造商建议的准则。
这就是为什么这些电池迟早会消失并失去效力的原因。但是,它的优点是不能迅速丢弃,对污染的贡献较小。
其他可充电电池是镍镉和锂电池。
应用领域
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碱性电池的某些变体非常小,可用于手表,遥控器,时钟,收音机,玩具,计算机,控制台,手电筒等。其他人则比《星球大战》克隆人的雕像大。
实际上,这些是市场上比其他类型的电池(至少用于家用电池)占主导地位的电池。与传统的Leclanché电池相比,它们使用寿命更长,发电量更大。
尽管锌锰电池不包含有毒物质,但其他电池(例如汞电池)仍在争论其可能对环境的影响。
另一方面,碱性电池在很宽的温度范围内都能很好地工作。它们甚至可以在0°C以下的温度下工作,因此对于那些被冰包围的电器来说,它们是良好的电能来源。
参考文献
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