Come funziona una batteria a cella secca?
Componenti
* anodo: Questo è il terminale negativo, in genere fatto di zinco. È dove si verifica l'ossidazione (perdita di elettroni).
* Catodo: Questo è il terminale positivo, di solito costituito da un'asta di carbonio circondata da biossido di manganese (MNO2). È dove si verifica la riduzione (guadagno di elettroni).
* Elettrolita: In una cella secca, l'elettrolita è una miscela simile a una pasta di cloruro di ammonio (NH4Cl) e cloruro di zinco (ZnCl2). Agisce da direttore per gli ioni di spostarsi tra gli elettrodi.
* Separatore: Un materiale poroso come carta o cartone separa l'anodo e il catodo, impedendo il contatto diretto ma consentendo il flusso di ioni.
La reazione chimica
1. Ossidazione all'anodo: Gli atomi di zinco nell'anodo perdono gli elettroni e diventano ioni di zinco (Zn2+). Questo è rappresentato dalla seguente mezza reazione:
Zn (s) → zn2 + (aq) + 2e-
2. Riduzione al catodo: Il biossido di manganese (MNO2) reagisce con gli elettroni dall'anodo e gli ioni di ammonio (NH4+) dall'elettrolita. Questo forma idrossido di ossido di manganese (Mnooh) e ammoniaca (NH3). La mezza reazione sembra così:
2MNO2 (S) + 2NH4 + (AQ) + 2E- → Mn2O3 (S) + 2NH3 (AQ) + H2O (L)
3. Reazione complessiva: La reazione chimica complessiva nella cellula secca è:
Zn (s) + 2mno2 (s) + 2nh4 + (aq) → zn2 + (aq) + mn2o3 (s) + 2nh3 (aq) + h2o (l)
Come produce elettricità
* Flusso di elettroni: Gli elettroni rilasciati al flusso di anodo attraverso il circuito esterno (alimentare il dispositivo) al catodo.
* Movimento ionico: L'elettrolita consente agli ioni di muoversi. Gli ioni di zinco si spostano dall'anodo verso il catodo, mentre gli ioni di ammonio (NH4+) si spostano dall'elettrolita al catodo. Questo mantiene la neutralità elettrica.
Punti chiave
* corrente continua (DC): Le celle a secco producono corrente continua, il che significa che gli elettroni fluiscono in una direzione.
* Tensione: La tensione di una cella secca dipende dalle sostanze chimiche specifiche utilizzate e dalla loro concentrazione. Le celle a secco comuni hanno una tensione di 1,5 volt.
* durata della vita limitata: Le cellule secche hanno una durata limitata perché le reazioni chimiche alla fine consumano i reagenti e l'elettrolita può asciugarsi.
* Non-arrestabile: Le cellule secche sono in genere non reagibili. Le reazioni chimiche che producono elettricità sono irreversibili.
tipi di cellule secche
* Cellule di carbonio-zinc (zinco-cloruro): Il tipo più comune, economico ma ha una densità di energia inferiore e una durata più breve.
* Cellule alcaline: Utilizzare un elettrolita di idrossido di potassio (KOH), fornendo una maggiore densità di energia e una durata più lunga.
* Cellule di litio: Usa il metallo di litio come anodo e vari catodi, con conseguente maggiore densità di energia e durata più lunga.
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