ሀ
9. የትውልድ ሜካኒዝም የአሉሚኒየም-አየር ጄነሬተር የኃይል መብራት በአልካላይን ኤሌክትሮላይት መፍትሄ እና በባህሪው የሚሟሟ የፖታስየም አልሙኒየም ምርት' (የአሉሚኒየም ሳህን + ኤሌክትሮላይት ዱቄት + ውሃ = ጀነሬተር)።
የጨው ውሃ በአልካላይን ኤሌክትሮላይት ከተተካ, የአሉሚኒየም-አየር ባትሪ የኃይል ማመንጫ መርህ እና ምላሽ ሂደት ይለያያል. ከዚህ በታች ዝርዝር ትንታኔ አለ.
የአሉሚኒየም-አየር ባትሪ አልሙኒየምን እንደ አኖድ እና ኦክሲጅን ከአየር እንደ ካቶድ በፖታስየም ሃይድሮክሳይድ (KOH) አልካላይን ኤሌክትሮላይት መፍትሄ በእንደገና ምላሽ በመጠቀም ኤሌክትሪክ ያመነጫል።
ዝርዝር ምላሽ ሂደት፡-
1. Anode (Aluminum Electrode)፡- አሉሚኒየም በአልካላይን አካባቢ የኦክስዲሽን ምላሽ ሲሰጥ ኤሌክትሮኖችን በማጣት የአልሙኒየም ionዎችን ይፈጥራል። ፖታስየም ሃይድሮክሳይድ በመኖሩ ምክንያት የሚፈጠረው አልሙኒየም በዋናነት በ tetrahydroxoaluminate ions [Al(OH)₄]⁻) በመፍትሔው ውስጥ ይገኛል።
Al + 4OH⁻ → [አል(ኦህ)₄]⁻ + 3e-
2. ካቶድ (ኤር ኤሌትሮድ)፡- ከአየር የሚገኘው ኦክስጅን በካቶድ ወለል ላይ በመቀነሱ በውሃ ምላሽ በመስጠት ሃይድሮክሳይድ ions (OH⁻) ይፈጥራል። ይህ ሂደት በተለምዶ እንደ ገቢር ካርቦን ወይም ሌሎች ውድ ያልሆኑ የብረት ማነቃቂያዎች ያሉ የማግበር ሃይልን ዝቅ ለማድረግ ቀስቃሽ ያስፈልገዋል።
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
3. ኤሌክትሮላይት (KOH Solution): የፖታስየም ሃይድሮክሳይድ መፍትሄ ከፍተኛ መጠን ያለው የሃይድሮክሳይድ ionዎችን ያቀርባል, የአሉሚኒየም ኦክሳይድ እና የኦክስጂን ቅነሳን ያበረታታል. በተመሳሳይ ጊዜ በባትሪው ውስጥ ያለውን የኃይል መሙያ ሚዛን በመጠበቅ እንደ ionክ መሪ ሆኖ ይሠራል።
4. አጠቃላይ ምላሽ፡- የአኖድ እና የካቶድ ምላሾችን በማጣመር የአጠቃላይ ምላሽ እኩልታ ይሰጣል። ክፍያዎችን እና የአተሞችን ብዛት ለማመጣጠን ብዙውን ጊዜ በ 4 የአሉሚኒየም አተሞች ላይ የተመሠረተ ነው-
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4ኬ[አል(ኦህ)₄]
ወይም በአዮኒክ መልክ ተጽፏል፡-
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4[አል(ኦህ)₄]⁻
5. የምላሽ ምርቶች ፡ የምላሹ ዋና ምርት በ KOH መፍትሄ ውስጥ የሚሟሟ ፖታስየም tetrahydroxoaluminate (K[Al(OH)₄]) ነው። በአንዳንድ ሁኔታዎች, መፍትሄው ከመጠን በላይ ከተሞላ, የአሉሚኒየም ሃይድሮክሳይድ (አል (ኦኤች) ₃) ዝናብ ሊፈጠር ይችላል.
ተጨማሪ
ማስታወሻዎች:
የፓሲቬሽን ፊልም፡- አልካላይን ባልሆኑ ወይም ደካማ የአልካላይን አካባቢዎች ኦክሳይድ ፊልም በቀላሉ በአሉሚኒየም ገጽ ላይ ስለሚፈጠር ምላሹን እንቅፋት ይፈጥራል። ነገር ግን, በከፍተኛ-ማጎሪያ KOH መፍትሄዎች, ይህ ኦክሳይድ ፊልም ይሟሟል, ይህም አልሙኒየም ኦክሳይድን መቀጠል እንደሚችል ያረጋግጣል.
የሃይድሮጅን ኢቮሉሽን ምላሽ (HER)፡- በአልካላይን ሁኔታዎች አልሙኒየም የሃይድሮጅን ኢቮሉሽን ምላሽ ሊሰጥ ይችላል ይህም የባትሪውን ብቃት የሚቀንስ የጎንዮሽ ምላሽ ነው።
2Al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2[አል(ኦህ)₄]⁻ + 3H₂
የሃይድሮጅን ኢቮሉሽን ምላሽን ለመግታት አንዳንድ ቅይጥ ንጥረ ነገሮች ወይም መከላከያዎች ብዙውን ጊዜ ይታከላሉ።
ተግባራዊ አፕሊኬሽኖች ፡ የአሉሚኒየም-አየር ባትሪዎች በጣም ከፍተኛ የቲዎሬቲካል ሃይል ጥግግት አላቸው፣ ነገር ግን ተግባራዊ አፕሊኬሽኖች በተለያዩ ምክንያቶች ተጽዕኖ ያሳድራሉ፣ ለምሳሌ የኤሌክትሮላይት ክምችት፣ የሙቀት መጠን እና የአሁን እፍጋት።
ማጠቃለያ
ባትሪው በአሉሚኒየም ኦክሳይድ እና ኦክስጅንን በመቀነስ የኤሌትሪክ ሃይልን ያመነጫል፣ የመጨረሻው ምርት በዋናነት ፖታስየም tetrahydroxoaluminate
K[Al(OH)₄] በኤሌክትሮላይት ውስጥ የሚቀልጥ ነው።
በኤሌክትሮላይት ፓውደር ፖታስየም ሃይድሮክሳይድ KOH) መፍትሄ፣ የምላሽ መርህ የሚከተለው ነው።
| ደረጃ |
እኩልታ |
ማብራሪያ |
|
| አኖድ (ዋና) |
Al + 4OH⁻ → [አል(ኦህ)₄]⁻ + 3e⁻ |
የአሉሚኒየም ኦክሳይድ |
|
| ካቶድ (ዋና) |
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ |
የኦክስጅን ቅነሳ |
|
| Al3⁺ ዝናብ |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4[አል(ኦህ)₄]⁻ |
Al3⁺ ዝናብ |
|
| አጠቃላይ ምላሽ |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4ኬ[አል(ኦህ)₄]
ወይም
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KAlO₂ ⋅xH2O
|
የዋናው ምላሽ የመጨረሻ ምርቶች በውሃ ውስጥ የሚሟሟ 4K[Al(OH)₄] ወይም KAlO₂ ናቸው። |
|
| የአኖድ ጎን ምላሽ |
2Al + 6H₂O → 2አል(ኦህ)₃↓ + 3H₂↑ |
የሃይድሮጂን ዝግመተ ለውጥ |
|
፡ 10. ማከማቻ፣ ጽዳት እና የውሃ ስሪት እና ጥገና
ከ 2 ሰዓታት በላይ መጠቀምን ማቆም
መብራቱን ከ 2 ሰአታት በላይ የማይጠቀሙ ከሆነ ኤሌክትሮኬሚካላዊ ምላሽን ሙሉ በሙሉ ለማቆም ኤሌክትሮላይቱን ወይም ጨዋማውን ያፈስሱ, ይህ አላስፈላጊ የኃይል ብክነትን ለመከላከል ይረዳል.
ስለ ተለዋዋጭነት ዕለታዊ ፍተሻ
በአምፖሉ ውስጥ ያለውን የአሉሚኒየም ሃይድሮክሳይድ ይቆጣጠሩ ፣ ጠንካራው ቅንጣቶች ያለችግር መፍሰሱን ካቆሙ ፣ አሮጌውን መፍትሄ አፍስሱ እና በአዲስ ኤሌክትሮላይት ወይም ጨዋማ ውሃ ይለውጡት ፣ በጣም ረጅም ከሆነ ፣ ቅንጣቶቹ ሊጠነከሩ ስለሚችሉ ጽዳት አስቸጋሪ ያደርገዋል።
የረጅም ጊዜ ማከማቻ
መብራቱን ከማጠራቀምዎ በፊት የኤሌክትሮላይት መፍትሄን ወይም ጨዋማ ውሃን ባዶ ማድረግ, የባትሪውን ክፍል እና ኤሌክትሮዶችን ያጽዱ እና ደረቅ ያድርጓቸው. ይህ ጉዳት እንዳይደርስ ይከላከላል እና ለወደፊት ጥቅም ላይ እንዲውል መብራትዎን በጥሩ ሁኔታ ያቆያል.
⚠ ማስጠንቀቂያ፡-
የኤሌክትሮላይት ፈሳሽን በየጊዜው ያረጋግጡ ⚠
በመጠቀም
አልሙኒየም-አየር ጄነሬተር ከ 8 ሰአታት በላይ: ጄነሬተሩን ከ 8 ሰአታት በላይ ያለማቋረጥ መጠቀም ከፈለጉ ሁለት አማራጮች አሉ. በመጀመሪያ የ 8 ሰአታት ምልክቱን ሲቃረቡ, አሁንም የኤሌክትሮል ሳህኖቹን ሙሉ በሙሉ ወደ ውስጥ መግባቱን ለማረጋገጥ በክፍሎቹ ውስጥ ያለውን ፈሳሽ ደረጃ ይፈትሹ. የውሃው መጠን ከቀነሰ, እንደ አስፈላጊነቱ ትንሽ ውሃ ይጨምሩ. ውሃ የማይገኝ ከሆነ እና ጄነሬተሩን መጠቀሙን መቀጠል አለብዎት, ሙቀትን ለማስወገድ የሚረዳውን የላይኛውን ክዳን ይክፈቱ. ይህ ከመጠን በላይ ሙቀትን ይከላከላል እና የተረጋጋ አፈፃፀምን ያረጋግጣል.
የጨው ውሃ ፈሳሽን በየጊዜው ያረጋግጡ ⚠
በተገናኘው መሳሪያ የኃይል ፍጆታ ላይ በመመርኮዝ የጨው ውሃ ፈሳሽ በየ 4-6 ሰዓቱ መረጋገጥ አለበት.
❌ ፈሳሹ ወፍራም ወይም ያነሰ ፈሳሽ ከሆነ, አፈፃፀሙን ሊጎዳ ይችላል.
✅ የተመቻቸ አሰራርን ለማረጋገጥ አስፈላጊ ከሆነ ወዲያውኑ ያፅዱ እና በንጹህ ጨዋማ ውሃ ይለውጡት።
ክፍል 3 ይቀጥላል