Alkalin pil onun elektrolit bileşimin pH bazik olduğu bir pil anlamına gelmektedir. Bu pil ile elektrolitlerinin asidik olduğu diğer piller arasındaki temel fark budur; NH 4 Cl tuzları ve hatta araba akülerinde konsantre sülfürik asit kullanan çinko-karbon pillerde olduğu gibi .
Aynı zamanda kuru bir hücredir, çünkü bazik elektrolitler düşük nem oranına sahip bir macun şeklindedir; ancak kimyasal reaksiyonlara katılan iyonların elektrotlara doğru göç etmesine izin verecek ve böylece elektron devresini tamamlayacak kadar.
Kaynak: Flickr aracılığıyla Mike Mozart.
Yukarıdaki resimde alkalin pillerin en iyi bilinen örneklerinden biri olan Duracell 9V pil görülmektedir. Pil ne kadar büyükse, ömrü ve çalışma kapasitesi de o kadar uzun olur (özellikle enerji yoğun cihazlarda kullanılıyorsa). Küçük ev aletleri için AA ve AAA pilleriniz vardır.
Elektrolit bileşimlerinin pH'ından ayrı bir diğer fark, şarj edilebilir veya değil, genellikle asit pillerden daha uzun ömürlü olmalarıdır.
Alkalin Pil Bileşenleri
Çinko-karbon pilde iki elektrot vardır: biri çinko, diğeri grafitik karbon. Elektrotların "temel versiyonunda" grafit yerine manganez (IV) oksit, grafit ile karıştırılmış MnO 2 içerir .
Her iki elektrotun yüzeyi de tepkimelerden kaynaklanan katılar tarafından tüketilmekte ve kaplanmaktadır.
Kaynak: Wikimedia Commons'tan liderlik
Ayrıca, hücre kabı olarak homojen çinko yüzeyli bir teneke yerine, bir dizi kompakt disk vardır (üstteki resim).
Tüm disklerin ortasında , üst ucunda bir yalıtım rondelasının çıktığı ve pilin pozitif terminalini (katot) işaretlediği bir MnO 2 çubuğu bulunur .
Disklerin gözenekli ve metalik bir katmanla kaplı olduğuna dikkat edin; ikincisi ayrıca ince bir plastik film de olabilir.
Hücrenin tabanı, çinkonun elektronları oksitlediği ve serbest bıraktığı negatif terminaldir; ancak bunlar, pilin tepesine, pozitif terminaline ulaşmak için harici bir devreye ihtiyaç duyar.
Çinkonun yüzeyi Leclanché hücrelerinde olduğu gibi pürüzsüz değil, pürüzlüdür; yani pilin aktivitesini artıran birçok gözeneğe ve geniş bir yüzey alanına sahiptirler.
Temel elektrolitler
Pillerin şekli ve yapısı tipine ve tasarımına göre değişir. Bununla birlikte, tüm alkalin piller ortak olarak elektrolit bileşimlerinin bir bazik pH'ına sahiptir; bu, macun kıvamındaki karışıma NaOH veya KOH ilavesinden kaynaklanır.
Aslında OH iyonları - bu nesnelerin sağladığı elektrik enerjisinden sorumlu olan reaksiyonlara katılanlar.
İşleyen
Alkalin pil cihazına bağlı ve açıldıktan sonra, çinko OH ile hemen reaksiyona girerek - macunundan:
Zn (k) + 2OH - (aq) => Zn (OH) 2 (k) + 2e -
Çinkonun oksidasyonu ile açığa çıkan 2 elektron, cihazın elektronik mekanizmasını başlatmaktan sorumlu oldukları harici devreye gider.
Daha sonra, pozitif terminal (+), katot aracılığıyla pile geri dönerler; yani, MnO 2- grafit elektrotu boyunca hareket ederler . Makarnanın nemi olduğu için aşağıdaki reaksiyon gerçekleşir:
2MnO 2 (s) + 2H 2 O (□) + 2e - => 2MnO (OH) (k) + 2OH - (sulu)
Şimdi MnO 2 azaltılır veya Zn'nin elektronlarını kazanır. Bu nedenle, bu terminal, indirgemenin meydana geldiği katoda karşılık gelir.
OH --' nin, Zn'nin oksidasyonunu yeniden başlatmak için döngünün sonunda yeniden üretildiğine dikkat edin; başka bir deyişle, toz halindeki çinko ile tekrar temas edene kadar macunun ortasına nüfuz ederler.
NH, çinko-karbon hücre ile ortaya Benzer şekilde, gelen gaz halindeki ürünler, oluşmadığı 3 ve H 2 üretilir .
Elektrotun tüm yüzeyinin Zn (OH) 2 ve MnO (OH) katı maddeleriyle kaplanacağı ve pilin kullanım ömrüne son vereceği bir nokta gelecek .
Şarj edilebilir pil
Açıklanan alkalin pil yeniden şarj edilemez, bu nedenle “bittiğinde” onu tekrar kullanmanın bir yolu yoktur. Bu, tersinir reaksiyonlara sahip olmasıyla karakterize edilen yeniden şarj edilebilir olanlar için geçerli değildir.
Ürünleri reaktanlara döndürmek için, ters yönde bir elektrik akımı uygulanmalıdır (anottan katoda değil, katottan anoda).
Şarj edilebilir alkalin pillere bir örnek NiMH'dir. Nikel hidrit katoduna elektron kaybeden bir NiOOH anodundan oluşur. Pil kullanıldığında şarjı boşalır ve burada iyi bilinen "pili şarj edin" cümlesinden gelir.
Böylece ihtiyaç duyulduğunda yüzlerce kez şarj edilebilir; ancak, zaman tamamen tersine çevrilemez ve orijinal koşullara ulaşılamaz (ki bu doğal değildir).
Ayrıca, isteğe bağlı olarak yeniden şarj edilemez: üreticinin önerdiği yönergelere uyulmalıdır.
Bu nedenle er ya da geç bu piller de yok olur ve etkinliklerini kaybeder. Bununla birlikte, hızlı bir şekilde atılmama avantajına sahiptir ve kontaminasyona daha az katkıda bulunur.
Diğer şarj edilebilir piller nikel-kadmiyum ve lityum pillerdir.
Uygulamalar
Kaynak: Pxhere.
Bazı alkalin pil çeşitleri o kadar küçüktür ki saatler, uzaktan kumandalar, saatler, radyolar, oyuncaklar, bilgisayarlar, konsollar, el fenerleri vb. Diğerleri bir Star Wars klonunun heykelcikinden daha büyüktür.
Aslında bunlar, piyasadaki diğer pil türlerine göre (en azından evde kullanım için) baskın olanlardır. Daha uzun ömürlüdürler ve geleneksel Leclanché pillerinden daha fazla elektrik üretirler.
Çinko-manganez pil zehirli maddeler içermemesine rağmen, civa piller gibi diğer piller, çevre üzerindeki olası etkileri hakkında bir tartışma başlatır.
Öte yandan, alkalin piller geniş bir sıcaklık aralığında çok iyi çalışır; 0 ° C'nin altında bile çalışabilirler, bu nedenle buzla çevrili cihazlar için iyi bir elektrik enerjisi kaynağıdırlar.
Referanslar
- Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
- Whitten, Davis, Peck ve Stanley. (2008). Kimya. (8. baskı). CENGAGE Öğrenme.
- Bobby. (10 Mayıs 2014). En Güvenilir Alkalin Piller Hakkında Daha Fazla Bilgi Edinin. Upsbatterycenter.com adresinden kurtarıldı
- Duracell. (2018). Sık sorulan sorular: bilim. Kurtarıldı: duracell.mx
- Boyer, Timothy. (19 Nisan 2018). Alkali ve Alkali Olmayan Piller Arasındaki Fark Nedir? Sciencing. Kurtarıldı: sciencing.com
- Michael W. Davidson ve Florida Eyalet Üniversitesi. (2018). Alkali-Manganez Pil. Micro.magnet.fsu.edu adresinden kurtarıldı