Lámparas de agua salada de batería de aluminio: principio de funcionamiento y precauciones para su uso

Principio operativo

Batería de aluminio Las lámparas de agua salada generan electricidad a través de la reacción electroquímica entre el aluminio y el oxígeno en agua salada (el electrolito). Cuando el ánodo de aluminio contacta con el cátodo de aire, sufre oxidación, libera electrones y formando iones de aluminio. Las reacciones químicas involucradas son las siguientes:

En esta reacción, el aluminio (Al) reacciona con oxígeno (O₂) y agua (H₂O) para producir hidróxido de aluminio (Al (OH) ₃), que precipita como un sólido floculento. Con el tiempo, estas partículas sólidas pueden agregarse para formar estructuras cristalinas más grandes. En condiciones adecuadas, el hidróxido de aluminio puede deshidratarse aún más para convertirse en óxido de aluminio (Al₂o₃), lo que resulta en un sólido duro similar al concreto. Esta característica permite que el sólido resultante resistirá una presión significativa y fuerzas externas.

Impacto del uso de electrolitos alcalinos

Si el agua salada se reemplaza con un electrolito alcalino (como hidróxido de sodio, NaOH o hidróxido de potasio, KOH), los principios operativos y los procesos de reacción diferirán. En ambientes alcalinos, la reacción entre el aluminio y el oxígeno sigue siendo la reacción electroquímica primaria. Sin embargo, debido al entorno alcalino que reduce la capa de pasivación en aluminio, se mejora su actividad electroquímica. Las reacciones en un electrolito alcalino se pueden representar de la siguiente manera:

En este caso, el aluminio reacciona con iones de hidróxido (OH⁻) y oxígeno para producir iones de hidróxido de aluminio.

Fenómeno de evolución de hidrógeno

En ambientes alcalinos fuertes, el aluminio puede sufrir corrosión por evolución de hidrógeno, liberando gas de hidrógeno. Las reacciones químicas son las siguientes:

Impacto del uso de electrolitos alcalinos

Si el agua salada se reemplaza con un electrolito alcalino (como hidróxido de sodio, NaOH o hidróxido de potasio, KOH), los principios operativos y los procesos de reacción diferirán. En ambientes alcalinos, la reacción entre el aluminio y el oxígeno sigue siendo la reacción electroquímica primaria. Sin embargo, debido al entorno alcalino que reduce la capa de pasivación en aluminio, se mejora su actividad electroquímica. Las reacciones en un electrolito alcalino se pueden representar de la siguiente manera:

Estas reacciones ilustran el proceso de evolución de hidrógeno en entornos alcalinos fuertes, lo que puede conducir a una disminución del rendimiento de la batería.

Formación sólida y endurecimiento

En ambientes alcalinos, la concentración de iones de hidróxido de aluminio puede volverse lo suficientemente alto como para que precipitaran y formen partículas sólidas. Con el tiempo, estas partículas pueden agregarse en cristales más grandes. Las causas de solidificación incluyen:

1. Precipitación y agregación:

el hidróxido de aluminio generado precipita en el electrolito y forma gradualmente partículas más grandes.

2. Conversión de deshidratación:

bajo ciertas condiciones, el hidróxido de aluminio puede deshidratarse y convertirse en óxido de aluminio más duro (al₂o₃), lo que resulta en un sólido muy duro.

3. Impacto ambiental:

el entorno alcalino puede conducir a estructuras más densas en el material sólido resultante, mejorando su dureza.

Resumen

Por lo tanto, al reemplazar el agua salada con un electrolito alcalino da como resultado principios operativos similares y procesos de reacción, la influencia del entorno alcalino en la actividad del metal de aluminio y la corrosión por evolución de hidrógeno puede conducir a diferencias en los productos sólidos finales y sus características. Estos cambios pueden mejorar la eficiencia de la reacción pero también introducir problemas de autocorrosión.

Consideraciones de uso para lámparas de agua salada

1. Reacciones químicas:

cuando se agrega agua salada, la placa de aluminio reacciona con oxígeno en el aire para generar hidróxido de aluminio. Este compuesto se acumula con el tiempo y forma partículas sólidas que eventualmente pueden fusionarse en masas más grandes.

1. Consumo de placas de aluminio:

si hay una gran cantidad de agua salada, se consumirán todas las placas de aluminio; Si hay menos agua salada, se consumirán principalmente las placas inferiores. Esto conduce a un grosor desigual entre las placas.

2. Impacto de las partículas sólidas:

a medida que continúan las reacciones químicas, la acumulación de hidróxido de aluminio interno y la formación de partículas sólidas aumentará la presión sobre las placas de aluminio.

3. Verificación de flujo:

se recomienda verificar la flujo de flujo de hidróxido de aluminio generado diariamente. Si la flujo de flujo disminuye significativamente, reemplácela con agua salada fresca; De lo contrario, las partículas endurecidas pueden ser difíciles de limpiar.

5. Tratamiento posterior al uso:

si no se usa dentro de las tres horas, vacíe inmediatamente y enjuague el El interior de la lámpara de agua salada , luego seca en un área ventilada mientras lo almacena en un lugar fresco y seco.

6. Fenómeno de pasivación:

después de múltiples usos, el agua salada residual puede no enjuagarse por completo, lo que lleva a la pasivación en la superficie de las placas de aluminio. Cuando se agrega agua salada nueva, encienda primero la lámpara para descargarla; Esto interrumpirá la capa de pasivación en las placas y restaurará el funcionamiento normal.

7. Longevidad y características ecológicas:

Las lámparas de agua salada tienen una vida útil de al menos 120 horas y se pueden almacenar hasta 20 años sin requerir un mantenimiento adicional durante el almacenamiento. Como un nuevo tipo de producto ecológico, son adecuados para su uso como iluminación de emergencia, herramientas de enseñanza o dispositivos electrónicos en varios entornos, como hogares, hoteles, escenarios de extinción de incendios, viajes de pesca, aventuras de senderismo, excursiones de campamento, etc. ¡Los pedidos son bienvenidos!