Struktur dan operasi sel kering

Satu sel kering itu adalah baterai yang media elektrolitnya terdiri dari pasta dan bukan solusi. Namun, pasta ini memiliki tingkat kelembaban tertentu, dan karena alasan ini tidak sepenuhnya kering.

Jumlah air yang kecil cukup untuk ion bergerak dan, karenanya, aliran elektron di dalam tumpukan.

Keuntungannya yang luar biasa dari tumpukan basah pertama adalah karena ini merupakan pasta elektrolitik, isinya tidak dapat ditumpahkan; sesuatu yang memang terjadi pada baterai basah, yang lebih berbahaya dan lebih halus daripada baterai kering. Mengingat ketidakmungkinan tumpahan, sel kering menemukan penggunaan dalam jumlah perangkat portabel dan seluler.

Pada gambar di atas Anda memiliki baterai seng-karbon kering. Lebih tepatnya, ini adalah versi modern dari tumpukan Georges Leclanché. Dari semuanya, ini adalah yang paling umum dan mungkin yang paling sederhana.

Perangkat ini mewakili kenyamanan energi karena memiliki energi kimia dalam saku Anda yang dapat diubah menjadi listrik; dan dengan cara ini, tidak tergantung pada arus atau daya yang dipasok oleh pembangkit listrik besar dan jaringan menara dan kabelnya yang luas.

Indeks

• 1 Struktur sel kering
  • 1.1 Elektroda
  • 1.2 Terminal
  • 1.3 Pasir dan lilin
• 2 Operasi
  • 2.1 Oksidasi elektroda seng
  • 2.2 Pengurangan amonium klorida
  • 2.3 Unduh
• 3 Referensi

Struktur sel kering

Bagaimana struktur sel kering? Pada gambar Anda dapat melihat sampulnya, yang tidak lebih dari film polimer, baja, dan dua terminal yang pencuci isolasinya menonjol dari depan..

Namun, ini hanya penampilan luarnya; di bagian dalamnya terletak bagian terpentingnya, yang memastikan fungsinya dengan baik.

Setiap sel kering akan memiliki karakteristiknya sendiri, tetapi hanya baterai seng-karbon yang akan dipertimbangkan, dari mana struktur umum untuk semua baterai lainnya dapat direncanakan..

Baterai dua atau lebih baterai dipahami sebagai baterai, dan yang terakhir adalah sel volta, seperti yang akan dijelaskan pada bagian selanjutnya..

Elektroda

Struktur internal baterai seng-karbon ditunjukkan pada gambar di atas. Tidak peduli apa sel volta itu, harus selalu ada (biasanya) dua elektroda: satu dari mana elektron dilepaskan, dan yang lain menerimanya.

Elektroda adalah bahan konduktif listrik, dan agar ada arus, keduanya harus memiliki keelektronegatifan yang berbeda.

Sebagai contoh, seng, timah putih yang menutupi baterai, adalah tempat elektron pergi ke sirkuit listrik (perangkat) di mana ia menghubungkan.

Di sisi lain, di seluruh media adalah elektroda karbon grafit; juga direndam dalam pasta yang terdiri dari NH₄Cl, ZnCl₂ dan MnO₂.

Elektroda ini adalah yang menerima elektron, dan perhatikan bahwa ia memiliki simbol '+', yang berarti bahwa ia adalah terminal positif baterai.

Terminal

Seperti yang terlihat di atas batang grafit pada gambar, ada terminal listrik positif; dan di bawah, dari seng internal darimana elektron mengalir, terminal negatif.

Itulah sebabnya baterai membawa tanda '+' atau '-' untuk menunjukkan cara yang benar untuk menghubungkannya ke perangkat dan karenanya, memungkinkannya untuk menghidupkan.

Pasir dan lilin

Meskipun tidak ditunjukkan, pasta dilindungi oleh pasir bantalan dan segel lilin yang mencegahnya tumpah atau bersentuhan dengan baja jika terjadi dampak mekanis minor atau agitasi..

Operasi

Bagaimana cara kerja sel kering? Untuk memulainya, itu adalah sel volta, yaitu, ia menghasilkan listrik dari reaksi kimia. Oleh karena itu, reaksi redoks terjadi di dalam tumpukan, di mana spesies memperoleh atau kehilangan elektron.

Elektroda berfungsi sebagai permukaan yang memfasilitasi dan memungkinkan pengembangan reaksi ini. Tergantung pada bebannya, oksidasi atau reduksi spesies dapat terjadi.

Untuk lebih memahami hal ini, kami hanya akan menjelaskan aspek kimia yang ditimbun oleh tumpukan seng-karbon.

Oksidasi elektroda seng

Segera setelah perangkat elektronik dihidupkan, baterai akan melepaskan elektron dengan mengoksidasi elektroda seng. Ini dapat diwakili oleh persamaan kimia berikut:

Zn => Zn²⁺ + 2e^--

Jika ada banyak Zn²⁺ mengelilingi logam, polarisasi muatan positif akan terjadi, sehingga tidak akan ada oksidasi lebih lanjut. Karena itu, Zn²⁺ harus berdifusi melalui pasta ke katoda, tempat elektron akan kembali.

Elektron begitu mereka telah mengaktifkan artefak, mereka kembali ke elektroda yang lain: yang grafit, untuk menemukan beberapa spesies kimia "menunggu".

Pengurangan amonium klorida

Seperti yang dinyatakan di atas, di pasta ada NH₄Cl dan MnO₂, zat yang mengubah pH asam mereka. Begitu elektron masuk, reaksi berikut akan terjadi:

2NH₄⁺ + 2e^- => 2NH₃ + H₂

Dua produk, amonia dan hidrogen molekuler, NH₃ dan H.₂, mereka adalah gas, dan karenanya dapat "mengembang" tumpukan jika mereka tidak mengalami transformasi lain; sebagai contoh, dua berikut:

Zn²⁺ + 4NH₃ => [Zn (NH₃)₄]²⁺

H₂ + 2MnO₂ => 2MnO (OH)

Perhatikan bahwa amonium direduksi (elektron yang diperoleh) menjadi NH₃. Selanjutnya, gas-gas ini dinetralkan oleh komponen pasta lainnya.

Kompleks [Zn (NH₃)₄]²⁺ memfasilitasi difusi ion Zn²⁺ menuju katoda dan dengan demikian mencegah baterai dari "berhenti".

Sirkuit eksternal perangkat berfungsi sebagai jembatan untuk elektron; jika tidak, tidak akan pernah ada hubungan langsung antara kaleng seng dan elektroda grafit. Dalam gambar struktur, kata rangkaian akan datang untuk mewakili kabel hitam.

Unduh

Baterai kering memiliki banyak varian, ukuran, dan voltase kerja. Beberapa dari mereka tidak dapat diisi ulang (sel volta primer), sementara yang lain adalah (sel volta sekunder).

Baterai seng-karbon memiliki tegangan kerja 1,5V. Bentuknya berubah tergantung pada elektroda dan komposisi elektrolitnya.

Akan datang suatu titik di mana semua elektrolit bereaksi, dan tidak peduli berapa banyak seng teroksidasi, tidak akan ada spesies yang menerima elektron dan mempromosikan pelepasan mereka..

Selain itu, itu mungkin menjadi kasus di mana gas yang terbentuk tidak lagi dinetralkan dan tetap di bawah tekanan di dalam tumpukan.

Baterai seng-karbon, dan lainnya yang tidak dapat diisi ulang, harus didaur ulang; karena, komponennya, terutama jika mereka adalah nikel-kadmium, berbahaya bagi lingkungan dengan mencemari tanah dan air.

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. Baterai "Sel Kering". Diperoleh dari: makahiki.kcc.hawaii.edu
4. Hoffman S. (10 Desember 2014). Apa itu baterai sel kering? Diperoleh dari: upsbatterycenter.com
5. Weed, Geoffrey. (24 April 2017). Bagaimana Cara Kerja Baterai Sel Kering? Ilmu pengetahuan. Diperoleh dari: sciencing.com
6. Woodford, Chris. (2016) Baterai. Diperoleh dari: menjelaskanthatstuff.com.