Vistas: 0 Autor: El editor de sitios Publicar Tiempo: 2025-04-28 Origen: Sitio
Discusión técnica e intercambio de conocimiento sobre los principios de generación de energía y aplicaciones prácticas de los generadores de aluminio
En la solución de hidróxido de potasio (KOH), las reacciones de la batería de aluminio-aire implican oxidación de aluminio en el ánodo y la reducción de oxígeno en el cátodo, produciendo aluminamiento de potasio (kalo₂) como el producto principal que contiene aluminio soluble, junto con el gas de hidrógeno como producto lateral.
Principio de reacción en solución KOH
Reacción del ánodo (oxidación):
El aluminio reacciona con KOH y agua para formar aluminamiento de potasio (kalo₂) e gas de hidrógeno (H₂). La reacción equilibrada es:
2Al+2KOH+6H₂O → 2KALO₂+3H₂ ↑+4H₂O
Más precisamente, simplificado como:
2Al+2KOH+2H₂O → 2KALO₂+3H₂ ↑
Esto muestra aluminio oxidado para formar aluminado de potasio, mientras que el gas de hidrógeno evoluciona como un producto lateral.
Reacción del cátodo (reducción):
El oxígeno del aire se reduce en el electrolito alcalino:
O₂+2H₂O+4E− → 4OH−
Reacción general:
Combinando las reacciones de ánodo y cátodo, la reacción celular general se puede escribir como:
4Al+4KOH+6H₂O+3O₂ → 4KALO₂+3H₂O+6OH−
o más comúnmente simplificado para mostrar la formación de aluminados de potasio y gas de hidrógeno:
2Al+2KOH+2H₂O → 2KALO₂+3H₂ ↑
Reacciones principales y laterales
Reacción principal: formación de aluminado de potasio (kalo₂) a través de la oxidación de aluminio en solución alcalina. Esta es la reacción electroquímica deseada responsable de la generación de electricidad.
Reacción del lado (parásito): evolución del hidrógeno a partir de la corrosión de aluminio, que consume aluminio y electrolito sin producir energía eléctrica útil, reduciendo la eficiencia.
Además, el aluminado de potasio (kalo₂) puede hidrolizar y precipitar como hidróxido de aluminio:
Kalo₂+2H₂O⇌KOH+AL (OH) ₃ ↓
Aquí, el hidróxido de aluminio insoluble (Al (OH) ₃) precipita como un subproducto, que puede afectar la conductividad de los electrolitos y el rendimiento de la batería.
Papel del ion de potasio (K⁺)
Los iones de potasio (K⁺) no participan directamente en las reacciones redox, sino que sirven como iones de equilibrio de carga en el electrolito y forman aluminado de potasio (kalo₂) como un complejo soluble. Mantienen la conductividad y neutralidad de los electrolitos, pero no se consumen ni producen en el proceso redox.
Resumen con aluminamiento de potasio en la ecuación de reacción
Reacción del ánodo equilibrado que incluye aluminamiento de potasio:
2Al+2KOH+6H₂O → 2KALO₂+3H₂ ↑+4H₂O
o simplificado:
2Al+2KOH+2H₂O → 2KALO₂+3H₂ ↑
Esta ecuación incluye explícitamente la aluminada de potasio (kalo₂) como el producto principal de la oxidación de aluminio en el electrolito KOH.
Resumen:
Tipo de reacción | Ecuación de reacción | Productos de reacción | Observaciones |
Reacción principal (oxidación de aluminio) | 2Al+2KOH+2H₂O → 2KALO₂+3H₂ ↑ | Aluminato de potasio （Kalo₂） Hidrógeno （H₂） | Kalo₂ es el principal producto soluble, h₂ es un subproducto |
Reducción de oxígeno | O₂+2H₂O+4E− → 4OH− | Ion hidroxilo （Oh⁻） | Reacción de electrodo positivo |
Hidrólisis de aluminato de potasio | Kalo₂+2H₂O⇌KOH+AL (OH) ₃ ↓ | Precipitación de hidróxido de aluminio （al (OH) ₃） | Subproducto, afectando el rendimiento de la batería |
Esto refleja el proceso electroquímico central en las baterías de aluminio-aire que funcionan en la solución de hidróxido de potasio, destacando la formación de aluminado de potasio como el producto principal y el gas de hidrógeno como el producto lateral, con iones de potasio que actúan como portadores de electrolitos pero no directamente involucrados en redox en redox.
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