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9. Mécanisme de génération de Lampe d'alimentation du générateur d'aluminium-air entraîné par une solution d'électrolyte alcaline et sa production caractéristique d'aluminé de potassium soluble '(plaque d'aluminium + poudre d'électrolyte + eau = générateur).
Si l'eau salée est remplacée par un électrolyte alcalin, le principe de production d'électricité et le processus de réaction de la batterie en aluminium diffèrent. Vous trouverez ci-dessous une analyse détaillée:
La batterie de l'air en aluminium génère de l'électricité en utilisant l'aluminium comme anode et oxygène de l'air comme cathode dans une solution d'électrolyte alcalin de l'hydroxyde de potassium (KOH) par une réaction redox.
Processus de réaction détaillé:
1. Anode (électrode en aluminium): L'aluminium subit une réaction d'oxydation dans un environnement alcalin, perdant des électrons et formant des ions aluminés. En raison de la présence d'hydroxyde de potassium, l'aluminate générée existe principalement sous forme d'ions tétrahydroxoaluminés [Al (OH) ₄] ⁻) dans la solution.
Al + 4oh⁻ → [al (oh) ₄] ⁻ + 3e−
2. Cathode (électrode d'air): L'oxygène de l'air est réduit à la surface de la cathode, réagissant avec l'eau pour former des ions d'hydroxyde (OH⁻). Ce processus nécessite généralement un catalyseur pour abaisser l'énergie d'activation, tels que le carbone activé ou d'autres catalyseurs métalliques non précieux.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Electrolyte (Solution KOH): La solution d'hydroxyde de potassium fournit une concentration élevée d'ions hydroxyde, favorisant l'oxydation de l'aluminium et la réduction de l'oxygène. Simultanément, il agit comme un conducteur ionique, en maintenant l'équilibre de charge dans la batterie.
4. Réaction globale: La combinaison des réactions de l'anode et de la cathode donne l'équation globale de réaction. Pour équilibrer les charges et le nombre d'atomes, il est généralement basé sur 4 atomes d'aluminium:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
Ou écrit sous forme ionique:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻
5. Produits de réaction: Le produit principal de la réaction est le tétrahydroxoaluminate de potassium (k [al (OH) ₄]), qui se dissout dans la solution KOH. Dans certains cas, si la solution est sursaturée, un précipité d'hydroxyde d'aluminium (Al (OH) ₃) peut se former.
Une
note dditeale:
Film de passivation: Dans les environnements non alcalins ou faiblement alcalins, un film d'oxyde se forme facilement sur la surface de l'aluminium, entravant la réaction. Cependant, dans les solutions KOH à haute concentration, ce film d'oxyde est dissous, garantissant que l'aluminium peut continuer à s'oxyder.
Réaction d'évolution de l'hydrogène (elle): Dans des conditions alcalines, l'aluminium peut également subir une réaction d'évolution de l'hydrogène, qui est une réaction secondaire qui réduit l'efficacité de la batterie.
2AL + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [Al (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Pour supprimer la réaction d'évolution de l'hydrogène, certains éléments ou inhibiteurs d'alliage sont généralement ajoutés.
Applications pratiques: les batteries en aluminium ont une densité d'énergie théorique très élevée, mais les applications pratiques sont affectées par divers facteurs, tels que la concentration de l'électrolyte, de la température et de la densité de courant.
Résumé:
La batterie génère de l'énergie électrique par l'oxydation de l'aluminium et la réduction de l'oxygène, le produit final étant principalement dissous de tétrahydroxoaluminate
k [al (OH) ₄] dans l'électrolyte.
Dans la solution de l'hydroxyde de potassium en poudre électrolyte de poudre, le principe de réaction est le suivant:
Étape |
Équation |
Explication |
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Anode (Main) |
Al + 4oh⁻ → [al (oh) ₄] ⁻ + 3e⁻ |
Oxydation en aluminium |
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Cathode (Main) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Réduction de l'oxygène |
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AL3⁺précitation |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻ |
AL3⁺précitation |
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Réaction globale |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
ou
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KALO₂ ⋅XH2O
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Les produits finaux de la réaction principale sont les 4K [Al (OH) ₄] ou Kalo₂ |
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Réaction secondaire de l'anode |
2AL + 6H₂O → 2AL (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Évolution de l'hydrogène |
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10. Stockage, nettoyage et eau et entretien
Arrêt de l'utilisation pendant plus de 2 heures
Si vous n'utilisez pas la lampe pendant plus de 2 heures, versez l'électrolyte ou l'eau salée pour arrêter complètement la réaction électrochimique, cela aide à prévenir une perte de puissance inutile.
Vérification quotidienne pour la flux
Surveillez l'hydroxyde d'aluminium à l'intérieur de la lampe, si les particules solides cessent de couler en douceur, verser l'ancienne solution et la remplacer par un électrolyte frais ou de l'eau salée, LF laissé trop longtemps, les particules peuvent durcir, ce qui rend le nettoyage difficile.
Stockage à long terme
Avant de stocker la lampe, videz la solution d'électrolyte ou l'eau salée, nettoyez les plaques de compartiment de la batterie et les électrodes et gardez-les au sec. Cela empêche les dommages et maintient votre lampe en bon état pour une utilisation future.
⚠ AVERTISSEMENT:
Vérifiez régulièrement la fluidité de l'électrolyte ⚠
En utilisant le
Générateur d'air en aluminium pendant plus de 8 heures: si vous avez besoin d'utiliser le générateur en continu pendant plus de 8 heures, il existe deux options. Tout d'abord, à l'approche de la marque de 8 heures, vérifiez le niveau de liquide dans les chambres pour vous assurer qu'il soumet entièrement les plaques d'électrode. Si le niveau de l'eau a baissé, ajoutez une petite quantité d'eau au besoin. Si l'eau n'est pas disponible et que vous devez continuer à utiliser le générateur, ouvrez le capuchon fileté supérieur pour aider à dissiper la chaleur. Cela empêchera la surchauffe et assurera des performances stables.
Vérifiez régulièrement la fluidité de l'eau salée ⚠
La fluidité de l'eau salée doit être vérifiée toutes les 4 à 6 heures, selon la consommation d'énergie du dispositif connecté.
❌ Si le liquide devient épais ou moins fluide, il peut affecter les performances.
✅ Pour assurer un fonctionnement optimal, nettoyez-le et remplacez-le par de l'eau salée douce immédiatement si nécessaire.
À poursuivre la partie 3