阿干细胞是一个电池,其电解介质包括一个糊的,而不是溶液。然而,所述糊具有一定的湿度水平,并且由于这些原因,它不是严格干燥的。
少量的水足以使离子移动,从而使电子在电池内部流动。
资料来源:Emilian Robert Vicol,来自Flickr。
与第一批湿电池相比,它的巨大优势在于,由于它是一种电解浆料,因此其内容物不会溢出。湿电池就是这种情况,湿电池比干电池更危险,更脆弱。由于不可能溢出,干电池可用于许多便携式和移动设备中。
上图中有一块干的锌碳电池。更确切地说,它是GeorgesLeclanché堆栈的现代版本。总之,它是最常见的,也许是最简单的。
由于这些设备的口袋中具有可转化为电能的化学能,因此它们带来了极大的便利。这样,就不依赖于电源插座或大型发电厂及其庞大的塔架和电缆网络提供的能量。
干电池结构
干电池的结构是什么?在图像中,您可以看到它的盖子,它不过是聚合膜,钢和两个端子,它们的绝缘垫圈从正面伸出。
但是,这仅仅是它的外观;它内部是最重要的部分,可以保证其正常运行。
每个干电池都有其自己的特性,但是仅考虑锌碳电池,其中所有其他电池的总体结构都可以概述。
电池应理解为两个或多个电池的并集,后者是伏打电池,这将在以后的部分中进行介绍。
电极
资料来源:维基百科
上图显示了锌碳电池的内部结构。不管伏打电池是什么,通常都应该有两个电极:一个电极发出电子,另一个电极接收电子。
电极是导电材料,并且要有电流,两者必须具有不同的电负性。
例如,锌是包围电池的白锡,是电子留给电子所连接的电路(设备)的地方。
另一方面,在整个介质中是石墨碳电极。也浸入由NH 4 Cl,ZnCl 2和MnO 2组成的糊中。
该电极是接收电子的电极,请注意它带有符号“ +”,这意味着它是电池的正极端子。
码头
如图中的石墨棒上方所示,有一个正电端子。下方是电子从其流出的内部锌罐的负极端子。
这就是为什么电池标有“ +”或“-”以指示正确的方式将其连接到设备并允许其打开。
沙和蜡
尽管未显示,但焊膏受湿沙和蜡封的保护,可防止其在轻微的机械冲击或搅动下溢出或与钢接触。
运作中
干电池如何工作?首先,它是一个伏打电池,也就是说,它是通过化学反应产生电能的。因此,在细胞内部发生氧化还原反应,该物种获得或失去电子。
电极用作促进并允许这些反应发展的表面。根据它们的电荷,可能发生物质的氧化或还原。
为了更好地理解这一点,将仅说明锌碳电池的化学方面。
锌电极氧化
一旦打开电子设备,电池就会通过氧化锌电极释放电子。这可以用以下化学方程式表示:
锌=>锌2+ + 2e中-
如果金属周围有大量的Zn 2+,则会发生正电荷偏压,因此不会进一步氧化。因此,Zn 2+必须通过糊剂扩散到阴极,在阴极电子将返回。
一旦电子激活了伪影,它们就会返回另一个电极:石墨电极,以寻找一些“等待”的化学物质。
氯化铵还原
如前所述,面食中存在NH 4 Cl和MnO 2,这些物质会使pH呈酸性。电子一进入,就会发生以下反应:
2NH 4 + + 2e - => 2NH 3 + H 2
氨和分子氢这两种产物NH 3和H 2是气体,因此,如果不进行其他转化,它们就会使电池“膨胀”。如以下两个:
锌2+ + 4NH 3 => 2+
H 2 + 2MnO 2 => 2MnO(OH)
注意,氨被还原(获得电子)成为NH 3。然后这些气体被糊剂的其他组分中和。
2+络合物有助于Zn 2+离子向阴极扩散,从而防止电池“停滞”。
器件的外部电路充当电子的桥梁。否则,锌罐和石墨电极之间将不会直接连接。在该结构的图像中,该电路将代表黑色电缆。
下载
干电池具有多种变体,尺寸和工作电压。其中一些是不可充电的(初级伏打电池),而另一些则是不可充电的(次级伏打电池)。
锌碳电池的工作电压为1.5V。它们的形状根据其电极和电解质的组成而变化。
到了所有电解质都会发生反应的地步,无论锌被氧化多少,都不会有任何物质接收电子并促进其释放。
此外,可能是这样的情况,即所形成的气体不再被中和并继续在电池内部施加压力。
锌碳电池和其他不可充电的电池必须回收;因为其成分,特别是镍镉成分,会污染土壤和水域,因此对环境有害。
参考文献
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