Сухой элемент - это простейший источник электроэнергии. Несколько ячеек, объединенных вместе, образуют батарею. В свинцово-кислотные или никель-кадмиевый аккумулятор является усовершенствованной версией сухой камеры. Этот элемент был впервые изобретен французским инженером Жоржем Лекланшем в 1866 году. Его изобретение было названо в честь его имени как батарея Лекланш. Но в то время он был очень тяжелым и легко ломался. Сухой элемент работает по тому же принципу, и это усовершенствованная версия батареи Leclanche, имеющая разное напряжение и размеры. Коммерческая форма углеродно-цинкового элемента, представляющая собой модифицированную форму батареи Leclanche, была изобретена в 1881 году Карлом Гасснером из Майнца. Он производится в больших количествах и используется во многих приложениях, таких как игрушки, радио, калькуляторы и т. Д.
Что такое сухой элемент?
Сухой элемент - это устройство, вырабатывающее электричество на основе химических реакций. Когда два электрода ячейки соединены замкнутым путем, ячейка заставляет электроны перемещаться от одного конца к другому. Поток электронов заставляет ток течь в замкнутой цепи.
Слои сухих клеток
С помощью химических реакций электроны перетекают из одного конца в другой. Когда две или более ячейки соединены с правильной полярностью, больше электронов проходит из-за высокого потенциала. Эта комбинация называется аккумулятором. От минимального напряжения 1,5 В до 100 В можно использовать батарею для получения диапазона напряжений. Даже выходное напряжение постоянного тока аккумулятора можно регулировать до разных уровней с помощью силовых электронных преобразователей, таких как измельчитель схемы.
Структура ячейки
Структура сухого цинк-углеродного элемента показана на рисунке. Он состоит из анодного вывода в виде цинкового или графитового стержня. Углерод образует катодный вывод. Можно заметить, что в более старых версиях сухих электролизеров цинк использовался в качестве катода, а графит использовался в качестве анодного вывода. Выбор элементов в основном основан на его химической конфигурации внешней орбиты элементов.
Структура сухих ячеек
Если у него больше электронов на самой внешней орбите, то он может действовать как донор и, следовательно, образует катод. Точно так же, если на самой внешней орбите меньше электронов, она может легко принять и, следовательно, образует анод. Электролит, помещенный между ними, действует как катализатор химических реакций. Обычно в качестве электролита мы используем желе хлорид аммония. На показанном рисунке в качестве электролита используется смесь цинка и хлорида. Также хлорид натрия также используется в качестве электролита. Смесь диоксида марганца и углерода окружена вокруг анодного стержня.
Вся конфигурация помещена в металлическую трубку. Для предотвращения высыхания желе используется смола в верхней части ячейки. Внизу размещена угольная шайба. Эта шайба предназначена для предотвращения контакта цинкового анодного стержня с емкостью.
Это также называется прокладкой, как показано на схеме. Цинковая банка также окружена бумажной изоляцией в целях изоляции. Для больших батарей также используются другие изоляционные материалы, такие как слюда и т. Д. Положительный полюс элля сформирован вверху. Отрицательный вывод ячейки сформирован в основании.
Работа сухой ячейки
В основе сухого элемента лежат химические реакции. Из-за реакций, происходящих между электролитом и электродами, электроны перетекают от одного электрода к другому. Такие вещества, как кислоты, растворяются в воде с образованием ионизированных частиц. Ионизированная частица бывает двух типов. Положительные ионы называются катионами, а отрицательные - анионами. Кислоты, растворенные в воде, называются электролитами.
На приведенной выше диаграмме хлорид цинка образует электролит. Точно так же желе хлорида аммония также образует электролит. Металлические стержни, погруженные в электролит, образуют электроды. Исходя из химических характеристик металлических стержней, у нас есть положительный электрод в качестве анода и отрицательный электрод в качестве катода.
Электроды притягивают на свою сторону противоположно заряженные ионы. Например, катод притягивает анионы, а анод притягивает катионы. В этом процессе электроны текут из одного направления в другое, следовательно, мы получаем поток зарядов. Это называется Текущий .
Химические реакции
Ниже показаны реакции, происходящие в ячейке. Во-первых, это реакция окисления.
При этом цинковый катод окисляется до положительно заряженных ионов цинка, высвобождая два иона. Эти электроны собираются анодом. Затем идет реакция восстановления.
Реакция восстановления на аноде показана выше. Эта реакция производит электрический ток. Он выделяет ионы оксида с оксидом магния. Эта реакция возникает, когда магний соединяется с электролитом.
Две другие реакции представляют собой кислотно-щелочную реакцию и реакцию осаждения, протекающую в сухой ячейке. В кислотно-основной реакции NH объединяется с OH с образованием NH3 вместе с водой. Результатами являются NH3 и водная основа.
Разница между сухой и влажной ячейкой
Основное различие между сухим элементом и влажным элементом - это форма электролита. Как обсуждалось ранее, в сухом элементе электролит, такой как хлорид аммония, является сухим по своей природе. Такие сухие элементы более распространены и используются в игрушках, радиоприемниках и т. Д. Но во влажных элементах электролит находится в жидком состоянии.
Используются жидкие электролиты, такие как серная кислота, которая является опасной коррозионной жидкостью. Из-за природы таких жидкостей влажная ячейка более взрывоопасна и требует осторожного обращения. Лучшее преимущество таких влажных аккумуляторов в том, что их можно легко перезаряжать и использовать для различных целей. Такие батареи находят широкое применение в авиации, коммунальных услугах, накопителях энергии и вышках сотовой связи.
Функции сухих ячеек
Работа сухого элемента основана на химических реакциях между электродом и электролитами. Когда электроды помещаются в электролит, он притягивает к себе противоположно заряженные ионы. Это вызывает поток зарядов и, следовательно, возникает ток.
Преимущества
В преимущества сухой камеры включая следующее.
- Сухая ячейка имеет множество преимуществ, таких как
- Он небольшой по размеру.
- Он может иметь разные уровни напряжения.
- Это удобно и имеет множество приложений.
- Это единственный источник постоянного напряжения.
- Может использоваться вместе с силовыми электронными схемами для регулирования выходного напряжения.
- Это перезаряжаемый.
Недостатки
В недостатки сухой камеры включая следующее.
- С ним нужно обращаться осторожно
- Это взрывоопасно
- Батареи большой емкости очень тяжелые
Приложения
В применения сухой ячейки включая следующее.
- Игрушки
- Авиация
- Сотовые телефоны
- Радио
- Калькулятор
- Часы
- Слуховые аппараты
Таким образом, мы увидели работу, классификацию и приложения сухие клетки . Следует отметить один интересный момент: батарея работает только тогда, когда электроды физически соприкасаются друг с другом. Между двумя электродами должна существовать проводящая среда. Вопрос в том, можно ли использовать воду в качестве проводящей среды между электродами сухой ячейки? В таком случае, что будет, если эту ячейку погрузить в воду?
