Eräs
9. Sukupolven mekanismi Alumiini-ilmageneraattorin tehovalaisin, jota ohjataan alkalisella elektrolyyttiliuoksella ja sen ominaistuotanto liukoisen kaliumaluminaatin '(alumiinilevy + elektrolyyttijauhe + vesi = generaattori).
Jos suolainen vesi korvataan alkalisella elektrolyyttillä, alumiini-ilma-akun sähköntuotantoperiaate ja reaktioprosessi eroavat toisistaan. Alla on yksityiskohtainen analyysi:
Alumiini-ilma-akku tuottaa sähköä käyttämällä alumiinia anodina ja happea ilmasta katodina kaliumhydroksidissa (KOH) alkalisen elektrolyyttiliuoksessa redox-reaktion kautta.
Yksityiskohtainen reaktioprosessi:
1. Anodi (alumiinielektrodi): Alumiini tapahtuu hapettumisreaktiossa emäksisessä ympäristössä, menettäen elektronit ja muodostaen aluminaatti -ioneja. Kaliumhydroksidin esiintymisen vuoksi generoitu aluminaatti on ensisijaisesti tetrahydroksoaluminaatti -ionien [al (OH) ₄] ⁻) muodossa liuoksessa.
Al + 4OH⁻ → [al (OH) ₄] ⁻ + 3e−
2. Katodi (ilmaelektrodi): Hapista ilmasta vähenee katodin pinnalla reagoidessaan veden kanssa hydroksidi -ionien (OH⁻) muodostamiseksi. Tämä prosessi vaatii tyypillisesti katalyytin aktivointienergian alentamiseksi, kuten aktivoitu hiili tai muut ei-palvelut metallikatalyyttit.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Elektrolyytti (KOH -liuos): Kaliumhydroksidiliuos tarjoaa korkean pitoisuuden hydroksidi -ioneja edistäen alumiinin hapettumista ja hapen pelkistämistä. Samanaikaisesti se toimii ionisena kapellimestarina, ylläpitäen lataustasoa akun sisällä.
4. Kokonaisreaktio: Anodin ja katodireaktioiden yhdistäminen antaa kokonaisreaktioyhtälön. Maksujen ja atomien lukumäärän tasapainottamiseksi se perustuu yleensä 4 alumiiniatomiin:
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
Tai kirjoitettu ionisessa muodossa:
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻
5. Reaktiotuotteet: Reaktion päätuote on kaliumtetrahydroksoaluminaatti (K [Al (OH) ₄]), joka liukenee KOH -liuokseen. Joissakin tapauksissa, jos liuos on ylikyllytty, alumiinihydroksidi (Al (OH) ₃) saostuma voi muodostua.
Dditional
Huomautus:
Passivaatiokalvo: Ei-alkaliinissa tai heikosti emäksisissä ympäristöissä alumiinipinnalla muodostuu helposti oksidikalvoa, joka estää reaktiota. Korkean kestävyyden KOH-liuoksissa tämä oksidikalvo on kuitenkin liuennut, varmistaen, että alumiini voi edelleen hapettua.
Vedyn evoluutioreaktio (HER): Alkalisissa olosuhteissa alumiini voi myös käydä läpi vedyn evoluutioreaktion, joka on sivureaktio, joka vähentää akun tehokkuutta.
2Al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [al (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Vedyn evoluutioreaktion tukahduttamiseksi lisätään yleensä joitain seostavia elementtejä tai estäjiä.
Käytännölliset sovellukset: Alumiinilentoakkuilla on erittäin korkea teoreettinen energiatiheys, mutta käytännölliset sovellukset vaikuttavat erilaisiin tekijöihin, kuten elektrolyytin, lämpötilan ja virrantiheyden pitoisuuteen.
Yhteenveto :
Akku tuottaa sähköenergiaa alumiinin hapettumisen ja hapen pelkistyksen kautta. Lopputuote on pääasiassa kaliumtetrahydroksoaluminaatti
k [al (OH) ₄] liuotettu elektrolyyttiin.
Elektrolyyttihinta jauheen kaliumhydroksidi KOH) -liuoksessa reaktioperiaate on seuraava:
Askel |
Yhtälö |
Selitys |
|
Anodi (pää) |
Al + 4OH⁻ → [al (OH) ₄] ⁻ + 3e⁻ |
Alumiini |
|
Katodi (pää) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Hapen vähennys |
|
Al3⁺ -tuotteen |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻ |
Al3⁺ -tuotteen |
|
Yleinen reaktio |
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
tai
4Al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KALO₂ ⋅xH2O
|
Pääreaktion lopputuotteet ovat vesiliukoiset 4K [al (OH) ₄] tai Kalo₂ |
|
Anodin sivureaktio |
2Al + 6H₂O → 2Al (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Vedyn kehitys |
|
10. Varastointi, puhdistus ja vesiversio ja huolto
Käytön lopettaminen yli 2 tuntia
Jos et käytä lamppua yli 2 tunnin ajan, kaada elektrolyytti tai suolavesi sähkökemiallisen reaktion lopettamiseksi kokonaan, tämä auttaa estämään tarpeetonta virranhoitoa.
Päivittäinen tarkista virtaus
Tarkkaile alumiinihydroksidia lampun sisällä, kiinteät hiukkaset pysähtyvät sujuvasti, kaada vanha liuos ja korvaa se tuoreella elektrolyyttillä tai suolavedellä, LF jäi liian pitkiksi, hiukkaset voivat kovettumaan, mikä tekee puhdistusta vaikeaa.
Pitkäaikainen varastointi
Ennen lampun tallentamista tyhjennä elektrolyyttiliuos tai suolavettä, puhdista paristolokero ja elektrodilevyt ja pidä ne kuivana. Tämä estää vaurioita ja pitää lampun hyvässä kunnossa tulevaa käyttöä varten.
⚠ Varoitus:
Tarkista elektrolyyttien juoksevuus säännöllisesti ⚠
Käyttämällä
Alumiini-ilmageneraattori yli 8 tunnin ajan: Jos joudut käyttämään generaattoria jatkuvasti yli 8 tunnin ajan, vaihtoehtoja on kaksi. Ensinnäkin, kun lähestyt 8 tunnin merkkiä, tarkista kammioiden nestetaso varmistaaksesi, että se edelleen upottaa elektrodilevyt. Jos veden taso on laskenut, lisää pieni määrä vettä tarpeen mukaan. Jos vettä ei ole käytettävissä ja sinun on pidettävä generaattorin käyttöä, avaa ylin kierteitetty korkki hävittämään lämpöä. Tämä estää ylikuumenemisen ja varmistaa vakaan suorituskyvyn.
Tarkista suolaisen veden sujuvuus säännöllisesti ⚠
Suolan veden juoksevuus on tarkistettava 4-6 tunnin välein kytketyn laitteen virrankulutuksesta riippuen.
❌ Jos neste muuttuu paksuksi tai vähemmän nesteeksi, se voi vaikuttaa suorituskykyyn.
✅ Varmistaaksesi optimaalisen käytön, puhdista ja vaihda se tuoreella suolavedellä välittömästi tarvittaessa.
Jatkuva osa 3