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Se l'acqua salata viene sostituita con un elettrolita alcalino, il principio di generazione di energia e il processo di reazione della batteria in alluminio-aria differiranno. Di seguito è riportata un'analisi dettagliata:
La batteria in alluminio-aria genera elettricità usando l'alluminio come anodo e ossigeno dall'aria come catodo in una soluzione di elettroliti alcalini di idrossido di potassio (KOH) attraverso una reazione redox.
Processo di reazione dettagliato:
1. Anodo (elettrodo di alluminio): l'alluminio subisce una reazione di ossidazione in un ambiente alcalino, perdendo elettroni e formando ioni di alluminato. A causa della presenza di idrossido di potassio, l'alluminato generato esiste principalmente sotto forma di ioni tetraidroxoaluminati [al (OH) ₄] ⁻) nella soluzione.
Al + 4OH⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3E−
2. Catodo (elettrodo dell'aria): l'ossigeno dall'aria viene ridotto sulla superficie del catodo, reagendo con acqua per formare ioni idrossido (OH⁻). Questo processo richiede in genere un catalizzatore per ridurre l'energia di attivazione, come il carbonio attivo o altri catalizzatori di metalli non preziosi.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Elettrolita (soluzione KOH): la soluzione di idrossido di potassio fornisce un'alta concentrazione di ioni idrossido, promuovendo l'ossidazione dell'alluminio e la riduzione dell'ossigeno. Allo stesso tempo, funge da conduttore ionico, mantenendo l'equilibrio della carica all'interno della batteria.
4. Reazione complessiva: la combinazione delle reazioni dell'anodo e del catodo fornisce l'equazione di reazione complessiva. Per bilanciare le cariche e il numero di atomi, di solito si basa su 4 atomi di alluminio:
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [al (OH) ₄]
O scritto in forma ionica:
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [al (OH) ₄] ⁻
5. Prodotti di reazione: il prodotto principale della reazione è il potassio tetraidroxoaluminato (K [al (OH) ₄]), che si dissolve nella soluzione KOH. In alcuni casi, se la soluzione è saturata, può formarsi un precipitato di idrossido di alluminio (AL (OH) ₃).
A
Note ddizionali:
Film di passivazione: in ambienti non alcalini o debolmente alcalini, un film di ossido si forma facilmente sulla superficie dell'alluminio, ostacolando la reazione. Tuttavia, nelle soluzioni KOH ad alta concentrazione, questo film di ossido viene sciolto, garantendo che l'alluminio possa continuare a ossidarsi.
Reazione di evoluzione dell'idrogeno (lei): in condizioni alcaline, l'alluminio può anche subire una reazione di evoluzione dell'idrogeno, che è una reazione laterale che riduce l'efficienza della batteria.
2al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [al (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Per sopprimere la reazione di evoluzione dell'idrogeno, di solito vengono aggiunti alcuni elementi di lega o inibitori.
Applicazioni pratiche: le batterie in alluminio-aria hanno una densità di energia teorica molto elevata, ma le applicazioni pratiche sono influenzate da vari fattori, come la concentrazione dell'elettrolita, la temperatura e la densità di corrente.
Riepilogo ：
La batteria genera energia elettrica attraverso l'ossidazione dell'alluminio e la riduzione dell'ossigeno, con il prodotto finale che è principalmente il potassio tetraidroaluminato
K [AL (OH) ₄] dissolto nell'elettrolita.
Nella soluzione di idrossido di potassio in polvere di elettroliti), il principio di reazione è il seguente:
| Fare un passo |
Equazione |
Spiegazione |
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| Anodo (principale) |
Al + 4OH⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3E⁻ |
Ossidazione in alluminio |
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| Catodo (Main) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Riduzione dell'ossigeno |
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| AL3⁺ PRECIPITÀ |
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [al (OH) ₄] ⁻ |
AL3⁺ PRECIPITÀ |
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| Reazione complessiva |
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [al (OH) ₄]
O
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4Kalo₂ ⋅xh2O
|
I prodotti finali della reazione principale sono 4K solubili in acqua [Al (OH) ₄] o Kalo₂ |
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| Reazione lato anodo |
2al + 6H₂O → 2al (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Evoluzione dell'idrogeno |
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Smettere di utilizzare per più di 2 ore
Se non utilizzerai la lampada per più di 2 ore, versare l'elettrolita o l'acqua salata per fermare completamente la reazione elettrochimica, questo aiuta a prevenire perdite di potenza inutili.
Verifica giornaliera per la flusso
Monitorare l'idrossido di alluminio all'interno della lampada, LF Le particelle solide smettono di scorrere senza intoppi, versare la vecchia soluzione e sostituirla con elettrolita fresco o acqua salata, LF lasciata troppo a lungo, le particelle possono indurirsi, rendendo difficile la pulizia.
Archiviazione a lungo termine
Prima di conservare la lampada, svuotare la soluzione di elettroliti o acqua salata, pulire il vano batteria e le piastre di elettrodi e tenerle asciutte. Ciò impedisce danni e mantiene la lampada in buone condizioni per un uso futuro.
⚠ Attenzione:
Controllare regolarmente la fluidità degli elettroliti ⚠
Usando il
Generatore di aria in alluminio per più di 8 ore: se è necessario utilizzare il generatore continuamente per più di 8 ore, ci sono due opzioni. Innanzitutto, mentre ti avvicini al segno di 8 ore, controlla il livello del liquido nelle camere per assicurarsi che immergi ancora completamente le piastre dell'elettrodo. Se il livello dell'acqua è diminuito, aggiungi una piccola quantità di acqua secondo necessità. Se l'acqua non è disponibile e devi continuare a utilizzare il generatore, aprire il tappo filettato superiore per aiutare a dissipare il calore. Ciò impedirà il surriscaldamento e garantirà prestazioni stabili.
Controllare regolarmente la fluidità dell'acqua salata ⚠
La fluidità dell'acqua salata deve essere controllata ogni 4-6 ore, a seconda del consumo di energia del dispositivo collegato.
❌ Se il liquido diventa spesso o meno fluido, può influire sulle prestazioni.
✅ Per garantire un funzionamento ottimale, pulirlo e sostituirlo con acqua salata fresca immediatamente se necessario.
Essere continuamente parte 3
