A
9. Mekanisme Generasi Lampu daya generator aluminium-udara yang digerakkan oleh larutan elektrolit alkali dan produksi karakteristiknya dari kalium aluminasi yang larut '(pelat aluminium + bubuk elektrolit + air = generator).
Jika air asin diganti dengan elektrolit alkali, prinsip pembangkit listrik dan proses reaksi baterai aluminium-udara akan berbeda. Di bawah ini adalah analisis terperinci:
Baterai aluminium-udara menghasilkan listrik dengan menggunakan aluminium sebagai anoda dan oksigen dari udara sebagai katoda dalam larutan elektrolit alkali kalium hidroksida (KOH) melalui reaksi redoks.
Proses reaksi terperinci:
1. Anoda (elektroda aluminium): Aluminium mengalami reaksi oksidasi dalam lingkungan alkali, kehilangan elektron dan membentuk ion aluminasi. Karena adanya kalium hidroksida, aluminasi yang dihasilkan terutama ada dalam bentuk ion tetrahydroxoaluminate [Al (OH) ₄] ⁻) dalam larutan.
Al + 4OH⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3e−
2. Katoda (elektroda udara): Oksigen dari udara berkurang pada permukaan katoda, bereaksi dengan air untuk membentuk ion hidroksida (OH⁻). Proses ini biasanya membutuhkan katalis untuk menurunkan energi aktivasi, seperti karbon aktif atau katalis logam non-presif lainnya.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Elektrolit (larutan KOH): Larutan kalium hidroksida memberikan konsentrasi tinggi ion hidroksida, mempromosikan oksidasi aluminium dan pengurangan oksigen. Bersamaan dengan itu, bertindak sebagai konduktor ionik, mempertahankan saldo pengisian daya dalam baterai.
4. Reaksi Keseluruhan: Menggabungkan reaksi anoda dan katoda memberikan persamaan reaksi keseluruhan. Untuk menyeimbangkan muatan dan jumlah atom, biasanya didasarkan pada 4 atom aluminium:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
Atau ditulis dalam bentuk ionik:
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [al (OH) ₄] ⁻
5. Produk Reaksi: Produk utama reaksi adalah kalium tetrahydroxoaluminate (k [al (OH) ₄]), yang larut dalam larutan KOH. Dalam beberapa kasus, jika solusinya terlalu jenuh, endapan aluminium hidroksida (AL (OH) ₃) dapat terbentuk.
Catatan ddisi
:
Film pasif: Dalam lingkungan non-alkali atau basa lemah, film oksida dengan mudah terbentuk pada permukaan aluminium, menghambat reaksi. Namun, dalam larutan KOH konsentrasi tinggi, film oksida ini dilarutkan, memastikan bahwa aluminium dapat terus teroksidasi.
Reaksi Evolusi Hidrogen: Dalam kondisi alkali, aluminium juga dapat mengalami reaksi evolusi hidrogen, yang merupakan reaksi samping yang mengurangi efisiensi baterai.
2al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [al (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Untuk menekan reaksi evolusi hidrogen, beberapa elemen paduan atau inhibitor biasanya ditambahkan.
Aplikasi Praktis: Baterai aluminium-udara memiliki kepadatan energi teoritis yang sangat tinggi, tetapi aplikasi praktis dipengaruhi oleh berbagai faktor, seperti konsentrasi elektrolit, suhu, dan kepadatan arus.
Ringkasan :
Baterai menghasilkan energi listrik melalui oksidasi aluminium dan pengurangan oksigen, dengan produk akhir terutama kalium tetrahydroxoaluminate
k [al (OH) ₄] dilarutkan dalam elektrolit.
Dalam larutan kalium bubuk elektrolit hidroksida koh), prinsip reaksi adalah sebagai berikut:
Melangkah |
Persamaan |
Penjelasan |
|
Anoda (utama) |
Al + 4oh⁻ → [al (OH) ₄] ⁻ + 3e⁻ |
Oksidasi aluminium |
|
Katoda (utama) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Pengurangan oksigen |
|
AL3⁺ Presipitasi |
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [al (OH) ₄] ⁻ |
AL3⁺ Presipitasi |
|
Reaksi keseluruhan |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
atau
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KALO₂ ⋅xH2O
|
Produk akhir dari reaksi utama adalah 4K yang larut dalam air [AL (OH) ₄] atau Kalo₂ |
|
Reaksi sisi anoda |
2al + 6H₂O → 2al (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Evolusi Hidrogen |
|
10. Versi dan pemeliharaan penyimpanan, pembersihan & air
Berhenti penggunaan selama lebih dari 2 jam
Jika Anda tidak akan menggunakan lampu selama lebih dari 2 jam, tuangkan elektrolit atau air asin untuk sepenuhnya menghentikan reaksi elektrokimia, ini membantu mencegah kehilangan daya yang tidak perlu.
Pemeriksaan harian untuk kemampuan mengalir
Pantau aluminium hidroksida di dalam lampu, dari partikel padat berhenti mengalir dengan lancar, tuangkan larutan lama dan ganti dengan elektrolit segar atau air asin, yang dibiarkan terlalu lama, partikel -partikel dapat mengeras, membuat pembersihan menjadi sulit.
Penyimpanan jangka panjang
Sebelum menyimpan lampu, kosongkan larutan elektrolit atau air asin, bersihkan kompartemen baterai dan pelat elektroda, dan jaga agar tetap kering. Ini mencegah kerusakan dan menjaga lampu Anda dalam kondisi baik untuk penggunaan di masa depan.
⚠ Peringatan:
Periksa fluiditas elektrolit secara teratur ⚠
Menggunakan
Generator Aluminium-AIR selama lebih dari 8 jam: Jika Anda perlu menggunakan generator terus menerus selama lebih dari 8 jam, ada dua opsi. Pertama, saat Anda mendekati tanda 8 jam, periksa level cairan di kamar untuk memastikannya masih sepenuhnya menenggelamkan pelat elektroda. Jika ketinggian air turun, tambahkan sedikit air sesuai kebutuhan. Jika air tidak tersedia dan Anda harus terus menggunakan generator, buka tutup berulir atas untuk membantu menghilangkan panas. Ini akan mencegah kepanasan dan memastikan kinerja yang stabil.
Periksa fluiditas air asin secara teratur ⚠
Fluiditas air asin harus diperiksa setiap 4-6 jam, tergantung pada konsumsi daya perangkat yang terhubung.
❌ Jika cairan menjadi tebal atau kurang cairan, ia dapat mempengaruhi kinerja.
✅ Untuk memastikan operasi yang optimal, bersihkan dan ganti dengan air asin segar jika diperlukan.
Untuk dilanjutkan bagian 3