Komponen baterai alkaline, operasi dan penggunaan



itu baterai alkaline itu adalah baterai di mana pH komposisi elektrolitiknya adalah dasar. Ini adalah perbedaan utama antara baterai ini dan banyak lainnya di mana elektrolitnya bersifat asam; seperti halnya dengan baterai seng-karbon yang menggunakan garam NH4Cl, atau bahkan asam sulfat pekat dalam aki mobil.

Ini juga merupakan sel kering, karena elektrolit dasarnya berbentuk pasta dengan persentase kelembaban yang rendah; tetapi cukup untuk memungkinkan migrasi ion yang berpartisipasi dalam reaksi kimia ke arah elektroda, dan dengan demikian, melengkapi rangkaian elektron.

Pada gambar di atas Anda memiliki baterai Duracell 9V, salah satu contoh baterai alkaline yang paling terkenal. Semakin besar tumpukan, semakin lama waktu pakainya dan kapasitas kerjanya (terutama jika mereka diperuntukkan bagi perangkat yang mengonsumsi banyak energi). Untuk perangkat kecil, baterai AA dan AAA tersedia.

Perbedaan lain, terlepas dari pH komposisi elektrolitnya, adalah bahwa, dapat diisi ulang atau tidak, mereka biasanya bertahan lebih lama dari baterai asam..

Indeks

  • 1 Komponen baterai alkaline
    • 1.1 Elektrolit dasar
  • 2 Operasi
    • 2.1 Baterai isi ulang
  • 3 Penggunaan
  • 4 Referensi

Komponen baterai alkaline

Dalam tumpukan seng-karbon, ada dua elektroda: satu seng, dan satu lagi karbon grafit. Dalam "versi dasar" salah satu elektroda bukannya grafit, terdiri dari mangan oksida (IV), MnO2 dicampur dengan grafit.

Permukaan kedua elektroda dikonsumsi dan dilapisi dengan padatan yang dihasilkan dari reaksi.

Selain itu, alih-alih timah dengan permukaan seng homogen sebagai wadah untuk sel, ada serangkaian cakram padat (gambar atas).

Batang MnO terletak di tengah semua cakram2, di ujung atas yang menonjol mesin cuci isolasi dan menandai terminal positif (katoda) baterai.

Perhatikan bahwa disk ditutupi dengan lapisan berpori dan lapisan logam; yang terakhir juga bisa menjadi film plastik tipis.

Basis tiang membentuk terminal negatif, di mana seng mengoksidasi dan melepaskan elektron; tetapi ini membutuhkan sirkuit eksternal untuk mencapai bagian atas tumpukan, terminal positifnya.

Permukaan seng tidak mulus, seperti halnya dengan sel-sel Leclanché, tetapi kasar; yaitu, mereka memiliki banyak pori dan area permukaan yang besar yang meningkatkan aktivitas tiang.

Elektrolit dasar

Bentuk dan struktur baterai berubah sesuai dengan jenis dan desainnya. Namun, semua baterai alkali memiliki pH dasar dari komposisi elektrolitnya, yang disebabkan oleh penambahan NaOH atau KOH ke campuran pasta..

Sebenarnya, mereka adalah ion OH- mereka yang berpartisipasi dalam reaksi bertanggung jawab energi listrik yang disumbangkan oleh benda-benda ini.

Operasi

Ketika baterai alkaline telah terhubung ke alat dan dinyalakan, seng segera bereaksi dengan OH- pasta:

Zn (s) + 2OH-(ac) => Zn (OH)2(s) + 2e-

2 elektron yang dilepaskan oleh oksidasi seng bergerak ke sirkuit eksternal, di mana mereka bertanggung jawab atas mekanisme elektronik artefak..

Kemudian, mereka kembali ke tumpukan melalui terminal positif (+), katoda; yaitu, mereka melalui elektroda MnO2-grafit. Karena pasta memiliki kelembapan tertentu, reaksi berikut terjadi:

2MnO2(s) + 2H2O (l) + 2e- => 2MnO (OH) + 2OH-(ac)

Sekarang MnO2 Elektron dalam Zn berkurang atau diperoleh. Karena alasan inilah terminal ini sesuai dengan katoda, yang merupakan tempat reduksi terjadi.

Perhatikan bahwa OH- itu beregenerasi pada akhir siklus untuk memulai kembali oksidasi Zn; dengan kata lain, mereka berdifusi di tengah pasta sampai bersentuhan lagi dengan seng bubuk.

Juga, produk gas tidak terbentuk, seperti halnya dengan baterai seng-karbon di mana NH dihasilkan3 dan H.2.

Akan datang suatu titik di mana seluruh permukaan elektroda akan ditutupi oleh padatan Zn (OH)2 dan MnO (OH), mengakhiri masa pakai baterai.

Baterai isi ulang

Baterai alkaline yang dijelaskan tidak dapat diisi ulang, sehingga sekali "mati" tidak ada cara untuk menggunakannya lagi. Ini bukan kasus dengan yang dapat diisi ulang, yang ditandai dengan memiliki reaksi reversibel.

Untuk membalikkan produk menjadi reagen, arus listrik harus diterapkan pada arah yang berlawanan (bukan dari anoda ke katoda, tetapi dari katoda ke anoda).

Contoh baterai alkaline yang dapat diisi ulang adalah NiMH. Ini terdiri dari anoda NiOOH, yang kehilangan elektron yang diarahkan ke katoda hidrida nikel. Ketika baterai digunakan habis, dan ini adalah tempat ungkapan akrab "mengisi baterai" berasal..

Dengan demikian, dapat diisi ulang ratusan kali, sesuai kebutuhan; Namun, waktu tidak dapat sepenuhnya terbalik dan kondisi asli tercapai (yang tidak wajar).

Juga, itu tidak dapat diisi ulang dengan cara sewenang-wenang: pedoman yang direkomendasikan oleh pabrikan harus dipatuhi.

Itulah sebabnya cepat atau lambat baterai ini juga akan musnah dan kehilangan efektivitasnya. Namun, ia memiliki keuntungan karena tidak cepat sekali pakai, berkontribusi lebih sedikit pada polusi.

Baterai isi ulang lainnya adalah baterai nikel-kadmium dan lithium.

Penggunaan

Beberapa varian baterai alkaline sangat kecil sehingga dapat digunakan pada jam tangan, remote control, jam tangan, radio, mainan, komputer, konsol, lampu senter, dll. Lainnya, lebih besar dari pada patung klon Star Wars.

Bahkan, di pasar ini adalah orang-orang yang mendominasi jenis baterai lain (setidaknya untuk digunakan di rumah). Mereka bertahan lebih lama dan menghasilkan lebih banyak listrik daripada baterai Leclanche konvensional.

Meskipun baterai seng-mangan tidak mengandung zat beracun, baterai lain, seperti merkuri, membuka perdebatan tentang kemungkinan dampaknya terhadap lingkungan..

Di sisi lain, baterai alkaline bekerja sangat baik pada berbagai suhu; bahkan dapat bekerja di bawah 0 ° C, sehingga mereka merupakan sumber daya listrik yang baik untuk perangkat yang dikelilingi oleh es.

Referensi

  1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Edisi keempat). Mc Graw Hill.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia (Edisi ke-8). CENGAGE Learning.
  3. Bobby (10 Mei 2014). Pelajari Lebih Lanjut Tentang Baterai Alkaline Yang Paling Dapat Diandalkan. Diperoleh dari: upsbatterycenter.com
  4. Duracell. (2018). Pertanyaan yang sering diajukan: sains. Dipulihkan dari: duracell.mx
  5. Boyer, Timothy. (19 April 2018). Apa Perbedaan Antara Baterai Alkaline & Non-Alkaline? Ilmu pengetahuan. Diperoleh dari: sciencing.com
  6. Michael W. Davidson dan Universitas Negeri Florida. (2018). Baterai Alkaline-Mangan. Diperoleh dari: micro.magnet.fsu.edu