- โครงสร้างเซลล์แห้ง
- อิเล็กโทรด
- ขั้ว
- ทรายและขี้ผึ้ง
- ทำงาน
- สังกะสีอิเล็กโทรดออกซิเดชัน
- การลดแอมโมเนียมคลอไรด์
- ดาวน์โหลด
- อ้างอิง
เซลล์แห้งเป็นแบตเตอรี่ที่มีไฟฟ้าขนาดกลางประกอบด้วยวางและไม่ได้แก้ปัญหา อย่างไรก็ตามส่วนผสมดังกล่าวมีความชื้นในระดับหนึ่งและด้วยเหตุนี้จึงไม่แห้งอย่างเคร่งครัด
ปริมาณน้ำเพียงเล็กน้อยก็เพียงพอให้ไอออนเคลื่อนที่และส่งผลให้การไหลของอิเล็กตรอนภายในเซลล์
ที่มา: Emilian Robert Vicol ผ่าน Flickr
ข้อได้เปรียบอย่างมากของแบตเตอรี่เปียกรุ่นแรกคือเนื่องจากเป็นแบบอิเล็กโทรไลติกจึงไม่สามารถทำให้เนื้อหาหกรั่วไหลได้ ซึ่งเป็นกรณีของแบตเตอรี่เปียกซึ่งอันตรายและละเอียดอ่อนกว่าแบตเตอรี่แบบแห้ง เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดการหกรั่วไหลเซลล์แห้งจึงพบว่ามีการใช้งานในอุปกรณ์พกพาและมือถือจำนวนมาก
ในภาพบนมีแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนแบบแห้ง ยิ่งไปกว่านั้นมันเป็นสแต็ก Georges Leclanchéเวอร์ชันที่ทันสมัย ทั้งหมดนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุดและอาจจะง่ายที่สุด
อุปกรณ์เหล่านี้แสดงถึงความสะดวกสบายอันทรงพลังเนื่องจากมีพลังงานเคมีอยู่ในกระเป๋าที่สามารถเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าได้ และด้วยวิธีนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับปลั๊กไฟหรือพลังงานที่จัดหาโดยโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่และเครือข่ายเสาและสายเคเบิลมากมาย
โครงสร้างเซลล์แห้ง
โครงสร้างของเซลล์แห้งคืออะไร? ในภาพคุณจะเห็นฝาครอบซึ่งไม่มีอะไรมากไปกว่าฟิล์มโพลีเมอร์เหล็กและขั้วทั้งสองที่มีแหวนฉนวนยื่นออกมาจากด้านหน้า
อย่างไรก็ตามนี่เป็นเพียงรูปลักษณ์ภายนอกเท่านั้น ภายในมีชิ้นส่วนที่สำคัญที่สุดซึ่งรับประกันการทำงานที่เหมาะสม
เซลล์แห้งแต่ละเซลล์จะมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง แต่จะพิจารณาเฉพาะเซลล์สังกะสี - คาร์บอนซึ่งสามารถระบุโครงสร้างทั่วไปสำหรับแบตเตอรี่อื่น ๆ ทั้งหมดได้
แบตเตอรี่ถูกเข้าใจว่าเป็นการรวมกันของแบตเตอรี่สองก้อนขึ้นไปและแบตเตอรี่ชนิดหลังเป็นเซลล์โวลตาอิกดังที่จะอธิบายในส่วนอนาคต
อิเล็กโทรด
ที่มา: Wikipedia
ภาพด้านบนแสดงโครงสร้างภายในของแบตเตอรี่สังกะสี - คาร์บอน ไม่ว่าเซลล์โวลตาอิกจะเป็นอย่างไรควรมีอิเล็กโทรดสองตัว (โดยปกติ) อยู่เสมอคือหนึ่งให้อิเล็กตรอนออกและอีกตัวหนึ่งรับอิเล็กตรอน
อิเล็กโทรดเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้และเพื่อให้มีกระแสไฟฟ้าทั้งสองต้องมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีที่แตกต่างกัน
ตัวอย่างเช่นสังกะสีซึ่งเป็นดีบุกสีขาวที่ล้อมรอบแบตเตอรี่เป็นที่ที่อิเล็กตรอนออกจากวงจรไฟฟ้า (อุปกรณ์) ที่เชื่อมต่ออยู่
ในทางกลับกันในตัวกลางทั้งหมดคืออิเล็กโทรดคาร์บอนแกรไฟต์ ยังแช่อยู่ในวางประกอบด้วย NH 4 Cl, ZnCl 2และ MnO 2
อิเล็กโทรดนี้เป็นขั้วที่รับอิเล็กตรอนและสังเกตว่ามีสัญลักษณ์ '+' ซึ่งหมายความว่าเป็นขั้วบวกของแบตเตอรี่
ขั้ว
ดังที่เห็นด้านบนของแท่งกราไฟท์ในภาพมีขั้วไฟฟ้าบวก และด้านล่างสังกะสีด้านในสามารถให้อิเล็กตรอนไหลผ่านขั้วลบ
นั่นคือสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่มีเครื่องหมาย '+' หรือ '-' เพื่อระบุวิธีการเชื่อมต่อกับอุปกรณ์ที่ถูกต้องและอนุญาตให้เปิดเครื่องได้
ทรายและขี้ผึ้ง
แม้ว่าจะไม่แสดงให้เห็น แต่เนื้อแป้งจะได้รับการปกป้องโดยทรายกันกระแทกและซีลแว็กซ์เพื่อป้องกันไม่ให้หกหรือสัมผัสกับเหล็กภายใต้ผลกระทบทางกลเล็กน้อยหรือการกวน
ทำงาน
เซลล์แห้งทำงานอย่างไร? เริ่มต้นด้วยเซลล์โวลตาอิกนั่นคือสร้างกระแสไฟฟ้าจากปฏิกิริยาทางเคมี ดังนั้นปฏิกิริยารีดอกซ์ภายในเซลล์จึงเกิดขึ้นโดยที่สิ่งมีชีวิตได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอน
อิเล็กโทรดทำหน้าที่เป็นพื้นผิวที่อำนวยความสะดวกและช่วยให้เกิดปฏิกิริยาเหล่านี้ ขึ้นอยู่กับประจุของพวกมันการเกิดออกซิเดชันหรือการลดลงของสายพันธุ์อาจเกิดขึ้นได้
เพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้ได้ดีขึ้นจะมีการอธิบายเฉพาะด้านเคมีของแบตเตอรี่สังกะสี - คาร์บอน
สังกะสีอิเล็กโทรดออกซิเดชัน
ทันทีที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เปิดอยู่แบตเตอรี่จะปล่อยอิเล็กตรอนโดยการออกซิไดซ์อิเล็กโทรดสังกะสี สิ่งนี้สามารถแสดงได้ด้วยสมการทางเคมีต่อไปนี้:
Zn => Zn 2+ + 2e -
หากมี Zn 2+อยู่รอบ ๆ โลหะจำนวนมากจะเกิดอคติของประจุบวกดังนั้นจะไม่มีการออกซิเดชั่นอีกต่อไป ดังนั้น Zn 2+จะต้องกระจายผ่านการวางไปยังแคโทดซึ่งอิเล็กตรอนจะกลับเข้ามา
เมื่ออิเล็กตรอนได้เปิดใช้งานสิ่งประดิษฐ์แล้วพวกมันจะกลับไปที่อิเล็กโทรดอีกอันคือกราไฟต์เพื่อค้นหาสิ่งมีชีวิตทางเคมีบางชนิด "รอ" อยู่
การลดแอมโมเนียมคลอไรด์
ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มี NH 4 Cl และ MnO 2ในพาสต้าซึ่งเป็นสารที่ทำให้ pH เป็นกรด ทันทีที่อิเล็กตรอนเข้ามาปฏิกิริยาต่อไปนี้จะเกิดขึ้น:
2NH 4 + + 2e - => 2NH 3 + H 2
ผลิตภัณฑ์ทั้งสองคือแอมโมเนียและโมเลกุลไฮโดรเจน NH 3และ H 2เป็นก๊าซดังนั้นจึงสามารถ "บวม" แบตเตอรี่ได้หากไม่ได้รับการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ เช่นสองรายการต่อไปนี้:
Zn 2+ + 4NH 3 => 2+
H 2 + 2MnO 2 => 2MnO (OH)
โปรดทราบว่าแอมโมเนียลดลง (อิเล็กตรอนได้รับ) จะกลายเป็น NH 3 จากนั้นก๊าซเหล่านี้จะถูกทำให้เป็นกลางโดยส่วนประกอบอื่น ๆ ของการวาง
2+คอมเพล็กซ์ช่วยในการแพร่กระจายของไอออน Zn 2+ไปยังแคโทดและป้องกันไม่ให้เซลล์ "หยุดชะงัก"
วงจรภายนอกของอุปกรณ์ทำหน้าที่เป็นสะพานสำหรับอิเล็กตรอน มิฉะนั้นจะไม่มีการเชื่อมต่อโดยตรงระหว่างกระป๋องสังกะสีและอิเล็กโทรดกราไฟต์ ในภาพของโครงสร้างวงจรนี้จะแสดงถึงสายเคเบิลสีดำ
ดาวน์โหลด
เซลล์แห้งมีหลายรูปแบบขนาดและแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานได้ บางชนิดไม่สามารถชาร์จซ้ำได้ (เซลล์โวลตาอิกหลัก) ในขณะที่บางชนิดเป็น (เซลล์โวลตาอิกทุติยภูมิ)
แบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนมีแรงดันไฟฟ้า 1.5V รูปร่างของพวกมันเปลี่ยนไปตามอิเล็กโทรดและองค์ประกอบของอิเล็กโทรไลต์
จะมีจุดที่อิเล็กโทรไลต์ทั้งหมดทำปฏิกิริยาและไม่ว่าสังกะสีจะออกซิไดซ์มากเพียงใดก็จะไม่มีสิ่งมีชีวิตที่รับอิเล็กตรอนและส่งเสริมการปลดปล่อย
นอกจากนี้อาจเป็นกรณีที่ก๊าซที่ก่อตัวขึ้นไม่ถูกทำให้เป็นกลางอีกต่อไปและยังคงออกแรงกดดันอยู่ภายในเซลล์
ต้องนำแบตเตอรี่สังกะสีคาร์บอนและแบตเตอรี่อื่น ๆ ที่ไม่สามารถชาร์จใหม่ได้ เนื่องจากส่วนประกอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งส่วนประกอบของนิกเกิล - แคดเมียมเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมโดยทำให้ดินและน้ำเป็นมลพิษ
อ้างอิง
- ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
- Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
- แบตเตอรี่ "Dry-Cell" สืบค้นจาก: makahiki.kcc.hawaii.edu
- Hoffman S. (10 ธันวาคม 2014). แบตเตอรี่เซลล์แห้งคืออะไร? สืบค้นจาก: upsbatterycenter.com
- วีดจอฟฟรีย์ (24 เมษายน 2560). แบตเตอรี่เซลล์แห้งทำงานอย่างไร? Sciencing ดึงมาจาก: sciencing.com
- วู้ดฟอร์ดคริส (2016) แบตเตอรี่. สืบค้นจาก: explainthatstuff.com.