O celulă uscată este cea mai simplă formă de sursă de producere a energiei electrice. Un număr de celule celule combinate formează împreună o baterie. plumb-acid sau nichel-cadmiu baterie este versiunea avansată a celulei uscate. Această celulă a fost inventată pentru prima dată de inginerul francez Georges Leclanche în anul 1866. Invenția sa a fost numită după numele său ca baterie Leclanche. Dar la acea vreme, era foarte greu și putea fi ușor spart. O celulă uscată are același principiu și este versiunea avansată a bateriei Leclanche și are diferite tensiuni și dimensiuni. Forma comercială a celulei zinc-carbon, care este forma modificată a bateriei Leclanche, a fost inventată în 1881 de Carl Gassner din Mainz. Este produs în cantități mari și utilizat în multe aplicații precum jucării, aparate de radio, calculatoare etc.
Ce este o celulă uscată?
O celulă uscată este un dispozitiv care generează electricitate pe baza reacțiilor chimice. Când cei doi electrozi ai celulei sunt conectați printr-o cale închisă, atunci celula forțează electronii să curgă de la un capăt la altul. Fluxul de electroni face ca curentul să curgă în circuitul închis.
Straturi de celule uscate
Cu ajutorul reacțiilor chimice, electronii curg de la un capăt la altul. Când două sau mai multe celule, conectate cu polaritatea corectă, curg mai mulți electroni din cauza potențialului ridicat. Această combinație se numește baterie. De la o tensiune minimă de 1,5 V până la 100 V, o baterie poate fi utilizată pentru a obține o gamă de tensiuni. Chiar și tensiunea continuă de ieșire a bateriei poate fi reglată la diferite niveluri utilizând convertoare electronice de putere, cum ar fi tocător circuite.
Structura celulei
Structura celulei uscate zinc-carbon este prezentată în figură. Se compune din terminalul anodic ca zinc sau, în general, tijă de grafit. Carbonul formează terminalul catodului. Se poate observa că în versiunile mai vechi de celule uscate zincul a fost utilizat ca catod și grafitul a fost folosit ca terminal anodic. Selecția elementelor se bazează fundamental pe configurația sa chimică a orbitei exterioare a elementelor.
Structura celulelor uscate
Dacă are un număr mai mare de electroni pe orbita exterioară, atunci poate acționa ca un donator și, prin urmare, formează catodul. În mod similar, dacă orbita exterioară are mai puțini electroni, poate accepta cu ușurință și, prin urmare, formează anodul. Electrolitul plasat între ele acționează ca un catalizator pentru reacțiile chimice. În general, folosim gelatină de clorură de amoniu ca electrolit. În figura prezentată, electrolitul utilizat este un amestec de zinc și clorură. De asemenea, clorura de sodiu este utilizată și ca electrolit. Un amestec de dioxid de mangan și carbon este înconjurat în jurul tijei anodice.
Întreaga configurație este plasată într-un tub metalic. Jeleul este împiedicat să se usuce utilizând un pas în partea de sus a celulei. O spălătorie de carbon este plasată în partea de jos. Scopul acestei mașini de spălat este de a împiedica tija anodului de zinc să intre în contact cu recipientul.
Aceasta se mai numește distanțier așa cum se arată în diagramă. Cutia de zinc este, de asemenea, înconjurată de izolație de hârtie în scopul izolării. Pentru bateriile mari se folosesc și alte materiale izolante, cum ar fi mica etc. Terminalul pozitiv al ell este format în partea de sus. Terminalul negativ al celulei se formează la bază.
Funcționarea celulei uscate
O celulă uscată funcționează fundamental asupra reacțiilor chimice. Datorită reacțiilor care au loc între electrolit și electrozi, electronii curg de la un electrod la altul. Substanțe precum acizii se dizolvă în apă pentru a forma particule ionizate. Particula ionizată este de două tipuri. Ionii pozitivi se numesc cationi iar ionii negativi se numesc anioni. Acizii care sunt dizolvați în apă se numesc electroliți.
În diagrama menționată mai sus, clorura de zinc se formează ca electrolit. În mod similar, jeleul de clorură de amoniu se formează și ca electrolit. Tijele metalice imersate în electroliți formează electrozi. Pe baza caracteristicilor chimice ale tijelor metalice, avem un electrod pozitiv ca anod și un electrod negativ ca catod.
Electrozii atrag ionii încărcați opus în lateral. De exemplu, catodul atrage anionii, iar anodul atrage cationii. În acest proces, electronii curg dintr-o direcție în cealaltă, prin urmare obținem un flux de sarcini. Aceasta se numește actual .
Reacții chimice
Reacțiile care au loc în celulă sunt prezentate mai jos. În primul rând este reacția de oxidare.
În acest caz, catodul de zinc este oxidat în ioni de zinc încărcați pozitiv eliberând doi ioni. Acești electroni sunt colectați de anod. Apoi vine reacția de reducere.
Reacția de reducere la anod este prezentată mai sus. Această reacție produce un curent electric. Eliberează ioni oxid cu oxid de magneziu. Această reacție se formează atunci când magneziul este combinat cu electrolitul.
Celelalte două reacții reprezintă o reacție acid-bazică și o reacție de precipitare care are loc în celula uscată. În reacția acid-bazică, NH este combinat cu OH pentru a produce NH3 împreună cu apă. Rezultatele sunt NH3 și baza de apă.
Diferența dintre o celulă uscată și o celulă umedă
Principala diferență dintre celula uscată și celulă umedă este forma de electrolit. După cum sa discutat mai înainte, într-o celulă uscată, electrolitul, cum ar fi clorura de amoniu, este de natură uscată. Astfel de celule uscate sunt mai frecvente și utilizate în jucării, aparate de radio etc. Dar într-o celulă umedă, electrolitul se află în stare lichidă.
Se utilizează electroliți lichizi, cum ar fi acidul sulfuric, care este un lichid coroziv periculos. Datorită naturii acestor lichide, celula umedă are o natură mai explozivă și trebuie manipulată cu grijă. Cel mai bun avantaj al acestor celule umede este că pot fi reîncărcate cu ușurință și utilizate pentru numeroase aplicații. Astfel de baterii își găsesc o utilizare obișnuită în aviație, utilități, stocare de energie și turnuri de telefonie mobilă.
Funcțiile celulelor uscate
Funcția celulei uscate se bazează pe reacțiile chimice dintre electrod și electroliți. Când electrozii sunt așezați în electroliți, acesta atrage ionii încărcați opus spre ei înșiși. Acest lucru determină fluxul de sarcini și, prin urmare, se produce curent.
Avantaje
avantajele celulei uscate include următoarele.
- Celula uscată are numeroase avantaje precum
- Este de dimensiuni mici.
- Poate veni într-o varietate de niveluri de tensiune.
- Este la îndemână și are numeroase aplicații.
- Este singura sursă de tensiune continuă.
- Poate fi utilizat împreună cu circuite electronice de putere pentru a regla tensiunea de ieșire
- Este reîncărcabilă.
Dezavantaje
dezavantaje ale celulei uscate include următoarele.
- Trebuie manipulat cu grijă
- Este exploziv
- Bateriile mari sunt foarte grele
Aplicații
aplicații ale celulei uscate include următoarele.
- Jucării
- Aviaţie
- Telefoane mobile
- Radio
- Calculator
- Priveste
- Aparate auditive
Prin urmare, am văzut funcționarea, clasificarea și aplicațiile celule uscate . Un punct interesant de remarcat este că bateria funcționează numai atunci când electrozii sunt în contact fizic între ei. Trebuie să existe un mediu conductor între cei doi electrozi. Întrebarea este dacă apa poate fi utilizată ca mediu conductor între electrozii celulei uscate? În acest caz, ce se va întâmpla dacă această celulă este scufundată în apă?
