알칼리 전지 의 전해질 조성물의 pH가 염기성 인 전지이다. 이것이이 배터리와 전해액이 산성 인 다른 배터리의 주요 차이점입니다. NH 4 Cl 염을 사용하는 아연-탄소 배터리 또는 자동차 배터리의 농축 황산도 마찬가지입니다.
기본 전해질은 습도가 낮은 페이스트 형태이기 때문에 또한 건전지입니다. 그러나 화학 반응에 참여하는 이온이 전극으로 이동하여 전자 회로를 완성하기에 충분합니다.
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위 사진은 알카라인 배터리의 가장 잘 알려진 예 중 하나 인 Duracell 9V 배터리입니다. 배터리가 클수록 수명과 작업 용량이 길어집니다 (특히 에너지 집약적 인 기기에 사용되는 경우). 소형 가전 제품의 경우 AA 및 AAA 배터리가 있습니다.
전해질 조성의 pH와 다른 또 다른 차이점은 재충전 가능 여부에 관계없이 일반적으로 산성 배터리보다 오래 지속된다는 것입니다.
알카라인 배터리 부품
아연-탄소 배터리에는 두 개의 전극이 있습니다. 하나는 아연이고 다른 하나는 흑연 탄소입니다. "기본 버전"에서 전극 중 하나는 흑연이 아닌 산화 망간 (IV), 흑연과 혼합 된 MnO 2 로 구성됩니다 .
두 전극의 표면은 소모되고 반응으로 인한 고체로 덮여 있습니다.
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또한 세포 용기로 아연 표면이 균일 한 주석 대신 일련의 콤팩트 디스크 (상단 이미지)가 있습니다.
모든 디스크의 중앙에는 MnO 2 막대가 있으며, 상단에는 절연 와셔가 돌출되어 배터리의 양극 단자 (음극)를 표시합니다.
디스크는 다공성 및 금속 층으로 덮여 있습니다. 후자는 얇은 플라스틱 필름 일 수도 있습니다.
세포의 바닥은 음극 단자이며, 여기서 아연은 산화되어 전자를 방출합니다. 그러나 이들은 배터리의 상단 인 양극 단자에 도달하기 위해 외부 회로가 필요합니다.
아연의 표면은 Leclanché 세포의 경우처럼 매끄럽지 않지만 거칠다. 즉, 배터리의 활동을 증가시키는 많은 기공과 넓은 표면적을 가지고 있습니다.
기본 전해질
배터리의 모양과 구조는 유형과 디자인에 따라 달라집니다. 그러나 모든 알카라인 배터리는 일반적으로 전해질 조성의 기본 pH를 가지며, 이는 반죽 혼합물에 NaOH 또는 KOH를 첨가하기 때문입니다.
사실, 그것은 OH 이온이다 - 이러한 개체가 제공하는 전기 에너지에 대한 책임 반응에 참여하는 사람들을.
작동
알칼리 전지를 기기에 연결되고 턴온되면, 아연 OH의 즉시 반응한다 - 페이스트에서 :
아연 (S) + 2OH - (수성) => 아연 (OH) 2 (S) + 2E -
아연 산화에 의해 방출 된 2 개의 전자는 외부 회로로 이동하여 장치의 전자 메커니즘을 시작합니다.
그런 다음 양극 단자 (+) 인 음극을 통해 배터리로 돌아갑니다. 즉, MnO 2- 흑연 전극을 통해 이동합니다 . 파스타에 일정한 습도가 있으므로 다음과 같은 반응이 발생합니다.
2MnO 2 (S) + 2H 2 O (l) + 2E - => 2MnO (OH) (S) + 2OH - (수성)
이제 MnO 2 는 감소되거나 Zn의 전자를 얻습니다. 이러한 이유로이 단자는 환원이 발생하는 음극에 해당합니다.
OH의 해당 주 - ; 아연의 산화를 다시 사이클이 종료 재생성 즉, 아연 가루와 다시 접촉 할 때까지 페이스트 중간으로 확산됩니다.
NH 탄소 아연 전지로서 발생 마찬가지로, 기체 생성물이 형성되어 있지 않은 3 및 H 2가 생성된다 .
전극의 전체 표면이 Zn (OH) 2 와 MnO (OH) 의 고체로 덮 이게되어 배터리의 유효 수명이 끝날 것입니다.
충전식 배터리
설명 된 알카라인 배터리는 재충전이 불가능하므로 "죽은"경우 다시 사용할 방법이 없습니다. 가역적 반응이 특징 인 충전식 제품은 그렇지 않습니다.
생성물을 반응물로 되돌리려면 반대 방향으로 전류를 가해 야합니다 (양극에서 음극으로가 아니라 음극에서 양극으로).
충전식 알카라인 배터리의 예는 NiMH입니다. 니켈 수 소화물 음극으로 전자를 잃는 NiOOH 양극으로 구성됩니다. 배터리를 사용하면 방전되며 여기에서 "배터리 충전"이라는 잘 알려진 문구가 유래되었습니다.
따라서 필요에 따라 수백 번 재충전 할 수 있습니다. 그러나 시간을 완전히 되돌릴 수없고 원래 조건에 도달 할 수 없습니다 (부자연 스러움).
또한 임의의 방법으로 충전 할 수 없습니다. 제조업체의 권장 지침을 따라야합니다.
그렇기 때문에 조만간 이러한 배터리도 멸망하고 효율성이 떨어집니다. 그러나 빠르게 폐기되지 않아 오염에 덜 기여한다는 장점이 있습니다.
다른 충전식 배터리는 니켈-카드뮴 및 리튬 배터리입니다.
응용
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알카라인 배터리의 일부 변형은 너무 작아서 시계, 리모콘, 시계, 라디오, 장난감, 컴퓨터, 콘솔, 손전등 등에 사용할 수 있습니다. 다른 것들은 스타 워즈 클론의 입상보다 큽니다.
사실, 이들은 (적어도 가정용으로) 다른 유형의 배터리보다 우세한 시장에 나와있는 것들입니다. 기존 Leclanché 배터리보다 오래 지속되고 더 많은 전기를 생성합니다.
아연-망간 배터리에는 독성 물질이 포함되어 있지 않지만 다른 배터리 (예 : 수은 배터리)는 환경에 미치는 영향에 대해 논쟁을 벌이고 있습니다.
반면에 알카라인 배터리는 넓은 온도 범위에서 매우 잘 작동합니다. 0 ° C 이하에서도 작동 할 수 있으므로 얼음으로 둘러싸인 가전 제품에 좋은 전기 에너지 원입니다.
참고 문헌
- Shiver & Atkins. (2008). 무기 화학. (제 4 판). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). 화학. (8 판). CENGAGE 학습.
- 순경. (2014 년 5 월 10 일). 가장 신뢰할 수있는 알카라인 배터리에 대해 자세히 알아보십시오. 출처 : upsbatterycenter.com
- 듀라셀. (2018). 자주 묻는 질문 : 과학. 출처 : duracell.mx
- 보이어, 티모시. (2018 년 4 월 19 일). 알카라인 배터리와 비 알칼리 배터리의 차이점은 무엇입니까? 과학. 출처 : sciencing.com
- 마이클 W. 데이비슨과 플로리다 주립 대학교. (2018). 알카라인 망간 전지. 출처 : micro.magnet.fsu.edu