Какво представлява сухата клетка: структура и нейната работа

Какво представлява сухата клетка: структура и нейната работа

Сухата клетка е най-простата форма на източник на електроенергия. Редица клетки, комбинирани клетки, заедно образуват батерия. The оловно-киселинна или никел-кадмий батерия е усъвършенстваната версия на суха клетка. Тази клетка е изобретена за първи път от френския инженер Жорж Леклан през 1866 г. Неговото изобретение е кръстено на името му като батерия Леклан. Но по това време беше много тежък и можеше лесно да се счупи. Сухата клетка има същия принцип и е усъвършенстваната версия на батерията Leclanche и се предлага в различни напрежение и размери. Търговската форма на цинково-въглеродната клетка, която е модифицираната форма на батерията Leclanche, е изобретена през 1881 г. от Карл Гаснер от Майнц. Произвежда се в големи количества и се използва в много приложения като играчки, радиостанции, калкулатори и др.



Какво е суха клетка?

Сухата клетка е устройство, което генерира електричество въз основа на химични реакции. Когато двата електрода на клетката са свързани чрез затворен път, тогава клетката принуждава електроните да преминават от единия край към другия. Потокът от електрони кара тока да тече в затворената верига.


Сухи клетъчни слоеве

Сухи клетъчни слоеве





С помощта на химични реакции електроните преминават от единия до другия край. Когато две или повече клетки, свързани с правилна полярност, протичат повече електрони поради високия потенциал. Тази комбинация се нарича батерия. От минимално напрежение от 1,5 V до 100 V може да се използва батерия за получаване на диапазон от напрежения. Дори изходното постояннотоково напрежение на батерията може да се регулира на различни нива с помощта на силови електронни преобразуватели като хеликоптер вериги.

Структура на клетката

Структурата на цинково-въглеродната суха клетка е показана на фигурата. Състои се от анодния извод като цинк или като цяло графитен прът. Въглеродът образува катодната клема. Може да се забележи, че в по-старите версии на сухите клетки цинкът е използван като катод, а графитът е използван като аноден терминал. Изборът на елементите се основава основно на химическата му конфигурация на най-външната орбита на елементите.



Суха клетъчна структура

Суха клетъчна структура

Ако има по-голям брой електрони в най-външната орбита, тогава той може да действа като донор и по този начин образува катода. По същия начин, ако най-външната орбита има по-малко електрони, тя лесно може да приеме и следователно образува анода. Електролитът, поставен между тях, действа като катализатор за химичните реакции. Като цяло ние използваме желе от амониев хлорид като електролит. На показаната фигура използваният електролит е смес от цинк и хлорид. Също така натриевият хлорид също се използва като електролит. Смес от манганов диоксид и въглерод е заобиколена около анодния прът.

Цялата конфигурация е поставена в метална тръба. Желето се предотвратява от изсъхване, като се използва смола в горната част на клетката. На дъното е поставена въглеродна шайба. Целта на тази шайба е да предотврати контакта на цинковия аноден прът с контейнера.


Това също се нарича дистанционер, както е показано на диаграмата. Цинковата кутия също е заобиколена от хартиена изолация за целите на изолацията. За големи батерии се използват и други изолационни материали като слюда и др. Положителният терминал на злото е оформен отгоре. Отрицателният терминал на клетката се формира в основата.

Работа на суха клетка

Сухата клетка фундаментално работи върху химичните реакции. Поради реакциите, които протичат между електролита и електродите, електроните преминават от един електрод в друг. Вещества като киселини се разтварят във вода, образувайки йонизирани частици. Йонизираната частица е два вида. Положителните йони се наричат ​​катиони, а отрицателните - аниони. Киселините, които се разтварят във вода, се наричат ​​електролити.

В гореспоменатата диаграма цинковият хлорид се образува като електролит. По същия начин желето от амониев хлорид също се образува като електролит. Металните пръчки, потопени в електролити, образуват електроди. Въз основа на химичните характеристики на металните пръти имаме положителен електрод като анод и отрицателен електрод като катод.

Електродите привличат към себе си противоположно заредените йони. Например катодът привлича анионите, а анодът - катионите. В този процес електроните преминават от едната посока в другата, поради което получаваме поток от заряди. Това се казва текущ .

Химична реакция

Реакциите, протичащи в клетката, са показани по-долу. Първо е реакцията на окисление.

При това цинковият катод се окислява до положително заредени цинкови йони, освобождавайки два йона. Тези електрони се събират от анода. След това идва реакцията на редукция.

Редукционната реакция на анода е показана по-горе. Тази реакция произвежда електрически ток. Той освобождава оксидни йони с магнезиев оксид. Тази реакция се образува, когато магнезият се комбинира с електролита.

Другите две реакции представляват киселинно-алкална реакция и реакция на утаяване, протичаща в сухата клетка. В киселинно-алкалната реакция NH се комбинира с OH, за да се получи NH3 заедно с вода. Резултатите са NH3 и водна основа.

Разлика между суха клетка и мокра клетка

Основната разлика между сухата клетка и мократа клетка е формата на електролит. Както беше обсъдено по-горе, в суха клетка електролитът като амониев хлорид е сух по природа. Такива сухи клетки са по-често срещани и се използват в играчки, радиостанции и др. Но в мокра клетка електролитът е в течно състояние.

Използват се течни електролити като сярна киселина, която е опасна корозивна течност. Поради естеството на такива течности, влажната клетка има по-експлозивен характер и с нея трябва да се работи внимателно. Най-доброто предимство на такива влажни клетки е, че те могат лесно да се презареждат и да се използват за множество приложения. Такива батерии намират широко приложение в авиацията, комуналните услуги, съхранението на енергия и кулите за мобилни телефони.

Функции на сухи клетки

Функцията на сухите клетки се основава на химичните реакции между електрода и електролитите. Когато електродите се поставят в електролитите, той привлича противоположно заредените йони към себе си. Това причинява потока на заряди и следователно се произвежда ток.

Предимства

The предимства на сухата клетка включват следното.

  • Сухата клетка има многобройни предимства като
  • Той е малък по размер.
  • Той може да бъде с различни нива на напрежение.
  • Той е удобен и има множество приложения.
  • Това е единственият източник на постояннотоково напрежение.
  • Може да се използва заедно със силови електронни вериги за регулиране на изходното напрежение
  • Акумулаторна е.

Недостатъци

The недостатъци на сухата клетка включват следното.

  • С него трябва да се работи внимателно
  • Това е експлозивно
  • Батериите с голям рейтинг са много тежки

Приложения

The приложения на сухата клетка включват следното.

  • Играчки
  • Авиация
  • Мобилни телефони
  • Радио
  • Калкулатор
  • Часовници
  • Слухови апарати

Следователно видяхме работата, класификацията и приложенията на сухи клетки . Един интересен момент, който трябва да се отбележи, е, че батерията работи само когато електродите са физически в контакт един с друг. Между двата електрода трябва да съществува проводяща среда. Въпросът е може ли водата да се използва като проводяща среда между електродите на сухата клетка? В такъв случай какво ще се случи, ако тази клетка бъде потопена във вода?