アルカリ電池は、その電解質組成物のpHが塩基性である電池です。これが、このバッテリーと電解質が酸性である他の多くのバッテリーとの主な違いです。NH 4 Cl 塩を使用する亜鉛炭素電池の場合と同様に、または自動車の電池に濃硫酸を使用します。
また、基本的な電解液は湿度の低いペースト状であるため、乾電池でもあります。しかし、化学反応に関与するイオンが電極に向かって移動できるようにし、したがって電子回路を完成させるのに十分です。
出典:Flickr経由のMike Mozart。
上の写真は、Duracell 9Vバッテリーで、アルカリ電池の最もよく知られた例の1つです。バッテリーが大きいほど、その寿命と作業容量は長くなります(特に、それらがエネルギー集約型のアプライアンスに使用される場合)。小さな電化製品の場合、単三電池と単四電池があります。
電解質組成のpHとは別の違いは、充電可能かどうかに関係なく、一般に酸電池よりも長持ちすることです。
アルカリ電池コンポーネント
亜鉛炭素電池には、2つの電極があります。1つは亜鉛、もう1つは黒鉛状炭素です。「基本バージョン」では、グラファイトではなく電極の1つが、酸化マンガン(IV)、MnO 2をグラファイトと混合して構成されています。
両方の電極の表面は消費されており、反応によって生じた固体で覆われています。
出典:Wikimedia Commonsのリードホルダー
また、セルコンテナーとして均一な亜鉛表面を持つスズの代わりに、一連のコンパクトディスクがあります(上の画像)。
すべてのディスクの中心にはMnO 2のロッドがあり、その上端に絶縁ワッシャーが突き出て、バッテリーの正極(カソード)をマークしています。
ディスクは多孔質の金属層で覆われていることに注意してください。後者はまた、薄いプラスチックフィルムであり得る。
セルのベースは、亜鉛が酸化して電子を放出するマイナス端子です。しかし、これらは、バッテリーの上部、その正極端子に到達するための外部回路を必要とします。
亜鉛の表面は、ルクランシェセルの場合のように滑らかではありませんが、粗くなっています。つまり、電池の活性を高める多くの細孔と大きな表面積を持っています。
塩基性電解質
電池の形状や構造は、種類やデザインによって異なります。ただし、すべてのアルカリ電池は、電解質組成の基本的なpHが共通しています。これは、ペースト状の混合物へのNaOHまたはKOHの添加によるものです。
実際には、OHイオンである-これらのオブジェクトによって提供される電気エネルギーに責任反応に関与するもの。
機能している
アルカリ電池がアプライアンスに接続し、電源をオンにした場合、亜鉛OHとすぐに反応する-ペーストから:
Zn(S)+ 2OH - (水溶液)=>のZn(OH)2(S)+ 2E -
亜鉛の酸化によって放出された2つの電子は、外部回路に移動し、そこでデバイスの電子メカニズムを開始します。
次に、正極(+)である正極を介してバッテリーに戻ります。つまり、MnO 2グラファイト電極を通過します。パスタは一定の湿度があるため、次の反応が起こります。
2MnO 2(S)+ 2H 2 O(L)+ 2E - => 2MnO(OH)(S)+ 2OH -(AQ)
これで、MnO 2が還元されるか、Znの電子を獲得します。このため、この端子は、還元が発生するカソードに対応します。
OHは、そのノート-亜鉛の酸化を再起動するために、サイクルの終了時に再生されます。つまり、粉末亜鉛と再び接触するまで、ペーストの中央に拡散します。
同様に、NH 3とH 2が生成される亜鉛-炭素電池で発生するように、ガス状生成物は形成されません。
電極の表面全体がZn(OH)2とMnO(OH)の固体で覆われるようになり、バッテリーの耐用年数が終了します。
充電式電池
記載されているアルカリ電池は充電式ではないため、いったん「使用済み」になると、再び使用することはできません。これは、可逆反応があることを特徴とする充電式のものには当てはまりません。
生成物を反応物に戻すには、反対方向に電流を流す必要があります(アノードからカソードではなく、カソードからアノードへ)。
充電式アルカリ電池の例はNiMHです。それはNiOOHアノードから成り、水素化ニッケルカソードへの電子を失います。バッテリーを使用すると放電します。これが、よく知られた「バッテリーを充電する」というフレーズの由来です。
したがって、必要に応じて何百回も充電することができます。ただし、時間を完全に逆にすることはできず、元の条件に達します(これは不自然です)。
また、任意の方法で充電することはできません。メーカーが推奨するガイドラインに従う必要があります。
そのため、遅かれ早かれ、これらのバッテリーも消滅し、その効果を失います。ただし、すぐに使い捨てできないという利点があり、汚染の原因となりません。
その他の充電式電池は、ニッケルカドミウム電池とリチウム電池です。
用途
出典:Pxhere。
アルカリ電池の一部の変種は非常に小さいので、時計、リモコン、時計、ラジオ、おもちゃ、コンピュータ、コンソール、懐中電灯などに使用できます。その他は、スターウォーズのクローンの置物よりも大きいです。
実際、これらは他のタイプのバッテリーよりも優勢な市場にあるものです(少なくとも家庭用)。それらは、従来のルクランシェ電池よりも長持ちし、より多くの電力を生成します。
亜鉛マンガン電池には毒性物質は含まれていませんが、水銀電池などの他の電池は、環境への影響の可能性について議論を呼んでいます。
一方、アルカリ電池は幅広い温度範囲で非常によく機能します。それらは0°C未満でも機能するので、氷に囲まれた機器の電気エネルギーの優れた供給源です。
参考文献
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