Aluminium-Luft-Akku Salzwasserlampen: Arbeitsprinzip und Vorsichtsmaßnahmen für die Verwendung

Betriebsprinzip

Aluminium-Luft-Batterie Salzwasserleuchten erzeugen Elektrizität durch die elektrochemische Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff im Salzwasser (Elektrolyt). Wenn die Aluminiumanode die Luftkathode kontaktiert, unterliegt er einer Oxidation, freisetzt Elektronen und bildende Aluminiumionen. Die damit verbundenen chemischen Reaktionen sind wie folgt:

In dieser Reaktion reagiert Aluminium (AL) mit Sauerstoff (O₂) und Wasser (H₂O) auf Aluminiumhydroxid (Al (OH) ₃), das als flockiger Feststoff ausfällt. Im Laufe der Zeit können diese festen Partikel zu größeren kristallinen Strukturen aggregieren. Unter geeigneten Bedingungen kann Aluminiumhydroxid weiter dehydrieren, um Aluminiumoxid (al₂o₃) zu werden, was zu einem harten Feststoff führt, ähnlich Beton. Diese Eigenschaft ermöglicht es dem resultierenden Feststoff, signifikanten Druck und externen Kräften zu widerstehen.

Auswirkungen der Verwendung von alkalischen Elektrolyten

Wenn Salzwasser durch einen alkalischen Elektrolyten (wie Natriumhydroxid, NaOH oder Kaliumhydroxid, KOH) ersetzt wird, unterscheiden sich die Betriebsprinzipien und Reaktionsprozesse. In alkalischen Umgebungen bleibt die Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff die primäre elektrochemische Reaktion. Aufgrund der alkalischen Umgebung, die die Passivierungsschicht auf Aluminium verringert, wird die elektrochemische Aktivität jedoch verbessert. Die Reaktionen in einem alkalischen Elektrolyten können wie folgt dargestellt werden:

In diesem Fall reagiert Aluminium mit Hydroxidionen (OH⁻) und Sauerstoff zur Herstellung von Aluminiumhydroxidionen.

Wasserstoffentwicklungsphänomen

In starken alkalischen Umgebungen kann Aluminium eine Wasserstoffentwicklung durchlaufen und Wasserstoffgas freisetzen. Die chemischen Reaktionen sind wie folgt:

Auswirkungen der Verwendung von alkalischen Elektrolyten

Wenn Salzwasser durch einen alkalischen Elektrolyten (wie Natriumhydroxid, NaOH oder Kaliumhydroxid, KOH) ersetzt wird, unterscheiden sich die Betriebsprinzipien und Reaktionsprozesse. In alkalischen Umgebungen bleibt die Reaktion zwischen Aluminium und Sauerstoff die primäre elektrochemische Reaktion. Aufgrund der alkalischen Umgebung, die die Passivierungsschicht auf Aluminium verringert, wird die elektrochemische Aktivität jedoch verbessert. Die Reaktionen in einem alkalischen Elektrolyten können wie folgt dargestellt werden:

Diese Reaktionen veranschaulichen den Wasserstoffentwicklungsprozess in starken alkalischen Umgebungen, was zu einer verminderten Batterieleistung führen kann.

Solide Bildung und Härtung

In alkalischen Umgebungen kann die Konzentration von Aluminiumhydroxidionen hoch genug werden, um feste Partikel auszurüsten und zu bilden. Im Laufe der Zeit können diese Partikel zu größeren Kristallen aggregieren. Zu den Ursachen der Verfestigung gehören:

1. Ausfällung und Aggregation:

Der erzeugte Aluminiumhydroxid fällt im Elektrolyten aus und bildet allmählich größere Partikel.

2. Dehydrationumwandlungen:

Unter bestimmten Bedingungen kann Aluminiumhydroxid dehydrieren und in härteres Aluminiumoxid (al₂o₃) umwandeln, was zu einem sehr harten Feststoff führt.

3.. Umweltauswirkungen:

Die alkalische Umgebung kann zu dichteren Strukturen im resultierenden festen Material führen, was ihre Härte verbessert.

Zusammenfassung

Während das Ersetzen von Salzwasser durch einen alkalischen Elektrolyt zu ähnlichen Betriebsprinzipien und Reaktionsprozessen führt, kann der Einfluss der alkalischen Umgebung auf die Aktivität von Aluminiummetall- und Wasserstoffentwicklungskorrosion zu Unterschieden in den endgültigen festen Produkten und deren Eigenschaften führen. Diese Veränderungen können die Reaktionseffizienz verbessern, aber auch Probleme mit Selbstkorrosion einführen.

Verwendungsüberlegungen für Salzwasserlampen

1. Chemische Reaktionen:

Wenn Salzwasser zugesetzt wird, reagiert die Aluminiumplatte mit Sauerstoff in der Luft, um Aluminiumhydroxid zu erzeugen. Diese Verbindung sammelt sich im Laufe der Zeit an und bildet feste Partikel, die sich schließlich zu größeren Massen zusammenziehen können.

1. Konsum von Aluminiumplatten:

Wenn eine große Menge an Salzwasser vorhanden ist, werden alle Aluminiumplatten konsumiert. Wenn weniger Salzwasser vorhanden sind, werden vor allem die unteren Platten verbraucht. Dies führt zu einer ungleichmäßigen Dicke der Teller.

2. Einfluss von festen Partikeln:

Wenn chemische Reaktionen fortgesetzt werden, erhöht die Akkumulation von internem Aluminiumhydroxid und die Bildung fester Partikel den Druck auf die Aluminiumplatten.

3. Fließfähigkeitsprüfung:

Es wird empfohlen, die Fließfähigkeit von generiertem Aluminiumhydroxid täglich zu überprüfen. Wenn die Fließfähigkeit signifikant abnimmt, ersetzen Sie sie durch frisches Salzwasser. Andernfalls können gehärtete Partikel schwer zu reinigen.

5. Behandlung nach dem Gebrauch:

Wenn nicht innerhalb von drei Stunden verwendet, leer und die ausspülen Innenraum der Salzwasserlampe , dann in einem belüfteten Bereich trocknen, während sie an einem kühlen, trockenen Ort aufbewahrt werden.

6. Passivierungsphänomen:

Nach mehreren Anwendungen kann das restliche Salzwasser möglicherweise nicht vollständig ausgespült werden, was zu Passivierung auf der Oberfläche der Aluminiumplatten führt. Wenn neues Salzwasser hinzugefügt wird, schalten Sie die Lampe zuerst ein, um sie zu entladen. Dadurch stört die Passivierungsschicht auf den Platten und stellt den normalen Betrieb wieder her.

7. Langlebigkeit und umweltfreundliche Funktionen:

Salzwasserlampen haben eine Lebensdauer von mindestens 120 Stunden und können bis zu 20 Jahre lang gelagert werden, ohne dass zusätzliche Wartung während der Lagerung erforderlich ist. Als neue Art von umweltfreundlichem Produkt eignen sie sich für Notfallbeleuchtung, Lehrmittel oder laden elektronische Geräte in verschiedenen Umgebungen wie Häusern, Hotels, Brandbekämpfungsszenarien, Fischereisen, Wanderabenteuer, Campingausflügen usw.. Bestellungen sind willkommen!