А
9. Механізм генерацыі Электрагенератарная лямпа з алюмініевым паветрам, якая працуе ад шчолачнага раствора электраліта, і яе характэрная вытворчасць растваральнага алюмінату калію' (алюмініевая пласціна + парашок электраліта + вада = генератар).
Калі салёную ваду замяніць шчолачным электралітам, прынцып выпрацоўкі энергіі і працэс рэакцыі паветрана-алюмініевай батарэі будуць адрознівацца. Ніжэй прыведзены падрабязны аналіз:
Алюмініева-паветраная батарэя выпрацоўвае электрычнасць, выкарыстоўваючы алюміній у якасці анода і кісларод з паветра ў якасці катода ў шчолачным растворы электраліта гідраксіду калію (КОН) праз акісляльна-аднаўленчую рэакцыю.
Падрабязны працэс рэакцыі:
1. Анод (алюмініевы электрод): Алюміній падвяргаецца рэакцыі акіслення ў шчолачным асяроддзі, губляючы электроны і ўтвараючы алюмінат-іёны. З-за прысутнасці гідраксіду калію ўтвораны алюмінат у асноўным існуе ў выглядзе іёнаў тэтрагідраксаалюмінату [Al(OH)₄]⁻) у растворы.
Al + 4OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻ + 3e−
2. Катод (паветраны электрод): кісларод з паветра аднаўляецца на паверхні катода, рэагуючы з вадой з адукацыяй гідраксід-іёнаў (OH⁻). Для гэтага працэсу звычайна патрабуецца каталізатар для зніжэння энергіі актывацыі, напрыклад, актываваны вугаль або каталізатары з іншых некаштоўных металаў.
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
3. Электраліт (раствор KOH): раствор гідраксіду калію забяспечвае высокую канцэнтрацыю іёнаў гідраксіду, спрыяючы акісленню алюмінію і аднаўленню кіслароду. Адначасова ён дзейнічае як іённы праваднік, падтрымліваючы баланс зарада ў батарэі.
4. Агульная рэакцыя: спалучэнне аноднай і катоднай рэакцый дае агульнае ўраўненне рэакцыі. Каб збалансаваць зарады і колькасць атамаў, ён звычайна заснаваны на 4 атамах алюмінія:
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K[Al(OH)₄]
Або запісана ў іённай форме:
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4[Al(OH)₄]⁻
5. Прадукты рэакцыі: Асноўным прадуктам рэакцыі з'яўляецца тэтрагідраксаалюмінат калію (K[Al(OH)₄]), які раствараецца ў растворы KOH. У некаторых выпадках, калі раствор перанасычаны, можа ўтварыцца асадак гідраксіду алюмінію (Al(OH)₃).
Дадатковыя
заўвагі:
Пасіўная плёнка: у нешчолачных або слабашчолачных асяроддзях на паверхні алюмінія лёгка ўтвараецца аксідная плёнка, якая перашкаджае рэакцыі. Аднак у растворах KOH з высокай канцэнтрацыяй гэтая аксідная плёнка раствараецца, што забяспечвае працяг акіслення алюмінія.
Рэакцыя вылучэння вадароду (HER): У шчолачных умовах алюміній таксама можа падвяргацца рэакцыі вылучэння вадароду, якая з'яўляецца пабочнай рэакцыяй, якая зніжае эфектыўнасць батарэі.
2Al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2[Al(OH)₄]⁻ + 3H₂
Для падаўлення рэакцыі вылучэння вадароду звычайна дадаюць некаторыя легіруючыя элементы або інгібітары.
Практычнае прымяненне: алюмініева-паветраныя батарэі маюць вельмі высокую тэарэтычную шчыльнасць энергіі, але на практычныя прымяненні ўплываюць розныя фактары, такія як канцэнтрацыя электраліта, тэмпература і шчыльнасць току.
Рэзюмэ:
Акумулятар выпрацоўвае электрычную энергію шляхам акіслення алюмінія і аднаўлення кіслароду, канчатковым прадуктам у асноўным з'яўляецца тэтрагідраксаалюмінат калію
K[Al(OH)₄], раствораны ў электраліце.
У растворы парашка электраліта гідраксіду калію KOH) прынцып рэакцыі наступны:
| Крок |
Раўнанне |
Тлумачэнне |
|
| Анод (галоўны) |
Al + 4OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻ + 3e⁻ |
Аксідаванне алюмінія |
|
| Катод (галоўны) |
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ |
Памяншэнне кіслароду |
|
| Al3⁺Ападкі |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4[Al(OH)₄]⁻ |
Al3⁺Ападкі |
|
| Агульная рэакцыя |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K[Al(OH)₄]
або
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KAlO₂ ⋅xH2O
|
Канчатковымі прадуктамі асноўнай рэакцыі з'яўляюцца растваральныя ў вадзе 4K[Al(OH)₄] або KAlO₂ |
|
| Пабочная рэакцыя анода |
2Al + 6H₂O → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂↑ |
Вылучэнне вадароду |
|
10. Версія для захоўвання, ачысткі і вады і тэхнічнае абслугоўванне
Спыненне выкарыстання больш чым на 2 гадзіны
Калі вы не будзеце выкарыстоўваць лямпу больш за 2 гадзіны, выліце электраліт або салёную ваду, каб цалкам спыніць электрахімічную рэакцыю. Гэта дапаможа прадухіліць непатрэбную страту магутнасці.
Штодзённая праверка цякучасці
Кантралюйце гідраксід алюмінію ўнутры лямпы, калі цвёрдыя часціцы перастаюць бесперашкодна цячы, выліце стары раствор і заменіце яго свежым электралітам або салёнай вадой; калі занадта доўга, часціцы могуць зацвярдзець, што ўскладніць чыстку.
Доўгатэрміновае захоўванне
Перад захоўваннем лямпы зліце раствор электраліта або салёную ваду, ачысціце батарэйны адсек і электродныя пласціны і трымайце іх сухімі. Гэта прадухіляе пашкоджанне і захоўвае вашу лямпу ў добрым стане для выкарыстання ў будучыні.
⚠ Папярэджанне:
Рэгулярна правярайце цякучасць электраліта ⚠
Выкарыстоўваючы
Алюмініевы паветраны генератар больш за 8 гадзін: Калі вам неабходна бесперапынна выкарыстоўваць генератар больш за 8 гадзін, ёсць два варыянты. Па-першае, па меры набліжэння да 8-гадзіннай адзнакі праверце ўзровень вадкасці ў камерах, каб пераканацца, што яна ўсё яшчэ цалкам пагружае электродныя пласціны. Калі ўзровень вады ўпаў, пры неабходнасці дадайце невялікую колькасць вады. Калі вада недаступная, і вам трэба працягваць выкарыстоўваць генератар, адкрыйце верхнюю крышку з разьбой, каб дапамагчы адвесці цяпло. Гэта прадухіліць перагрэў і забяспечыць стабільную працу.
Рэгулярна правярайце цякучасць салёнай вады ⚠
Цякучасць салёнай вады неабходна правяраць кожныя 4-6 гадзін, у залежнасці ад спажыванай магутнасці падлучанага прылады.
❌ Калі вадкасць становіцца густой або менш цякучай, гэта можа паўплываць на прадукцыйнасць.
✅ Каб забяспечыць аптымальную працу, пры неабходнасці неадкладна ачысціце і заменіце яго свежай салёнай вадой.
Працяг будзе Частка 3