Алюминий-ауа батареясының тұзды су шамдары: жұмыс принципі және пайдалану бойынша сақтық шаралары

Жұмыс принципі

Алюминий-ауа батареясы Тұзды су шамдары тұзды судағы (электролит) алюминий мен оттегі арасындағы электрохимиялық реакция арқылы электр энергиясын жасайды. Алюминий аноды ауа катодымен байланысқан кезде тотығудан өтеді, электрондарды босатады және алюминий иондарын түзеді. Қатысқан химиялық реакциялар келесідей:

Бұл реакцияда алюминий (Al) оттегімен (O₂) және сумен (H₂O) әрекеттесіп, алюминий гидроксиді (Al(OH)₃) түзеді, ол флокулентті қатты зат ретінде тұнбаға түседі. Уақыт өте келе бұл қатты бөлшектер үлкенірек кристалдық құрылымдарды қалыптастыру үшін біріктірілуі мүмкін. Қолайлы жағдайларда алюминий гидроксиді одан әрі сусызданып, алюминий оксидіне (Al₂O₃) айналады, нәтижесінде бетонға ұқсас қатты қатты зат пайда болады. Бұл сипаттама нәтижесінде алынған қатты заттың айтарлықтай қысымға және сыртқы күштерге төтеп беруіне мүмкіндік береді.

Сілтілік электролиттерді қолданудың әсері

Егер тұзды су сілтілі электролитпен ауыстырылса (мысалы, натрий гидроксиді, NaOH немесе калий гидроксиді, KOH), жұмыс істеу принциптері мен реакция процестері әртүрлі болады. Сілтілік ортада алюминий мен оттегі арасындағы реакция бастапқы электрохимиялық реакция болып қала береді. Алайда алюминийдегі пассивация қабатын төмендететін сілтілі ортаның арқасында оның электрохимиялық белсенділігі артады. Сілтілік электролиттегі реакцияларды келесідей көрсетуге болады:

Бұл жағдайда алюминий гидроксид иондарымен (OH⁻) және оттегімен әрекеттесіп, алюминий гидроксиді иондарын түзеді.

Сутегі эволюциясы феномені

Күшті сілтілі ортада алюминий сутегі газын бөліп, сутегі эволюциясының коррозиясына ұшырауы мүмкін. Химиялық реакциялар келесідей:

Сілтілік электролиттерді қолданудың әсері

Егер тұзды су сілтілі электролитпен ауыстырылса (мысалы, натрий гидроксиді, NaOH немесе калий гидроксиді, KOH), жұмыс істеу принциптері мен реакция процестері әртүрлі болады. Сілтілік ортада алюминий мен оттегі арасындағы реакция бастапқы электрохимиялық реакция болып қала береді. Алайда алюминийдегі пассивация қабатын төмендететін сілтілі ортаның арқасында оның электрохимиялық белсенділігі артады. Сілтілік электролиттегі реакцияларды келесідей көрсетуге болады:

Бұл реакциялар күшті сілтілі орталарда сутегінің бөліну процесін көрсетеді, бұл батарея өнімділігінің төмендеуіне әкелуі мүмкін.

Қатты түзілу және қатаю

Сілтілік ортада алюминий гидроксиді иондарының концентрациясы олардың тұнбаға түсуі және қатты бөлшектер түзуі үшін жеткілікті жоғары болуы мүмкін. Уақыт өте келе бұл бөлшектер үлкенірек кристалдарға біріктірілуі мүмкін. Қабыну себептеріне мыналар жатады:

1. Жауын-шашын және агрегация:

Түзілген алюминий гидроксиді электролитте тұнбаға түсіп, бірте-бірте үлкенірек бөлшектер түзеді.

2. Сусыздандыру конверсиясы:

Белгілі бір жағдайларда алюминий гидроксиді сусызданып, қаттырақ алюминий оксидіне (Al₂O₃) айналады, нәтижесінде өте қатты қатты зат пайда болады.

3. Қоршаған ортаға әсері:

Сілтілі орта нәтижесінде қатты материалда тығыз құрылымдар пайда болуы мүмкін, бұл оның қаттылығын арттырады.

Түйіндеме

Осылайша, тұзды суды сілтілі электролитпен алмастыру ұқсас жұмыс принциптері мен реакция процестеріне әкеледі, ал сілтілі ортаның алюминий металының белсенділігіне әсері және сутегі эволюциясы коррозиясы соңғы қатты өнімдер мен олардың сипаттамаларында айырмашылықтарға әкелуі мүмкін. Бұл өзгерістер реакция тиімділігін арттыруы мүмкін, сонымен қатар өздігінен коррозия мәселелерін тудыруы мүмкін.

Тұзды су шамдарын пайдалану туралы ойлар

1. Химиялық реакциялар:

Тұзды суды қосқанда алюминий пластина ауадағы оттегімен әрекеттесіп, алюминий гидроксидін түзеді. Бұл қосылыс уақыт өте келе жиналады және ақырында үлкен массаға біріктірілуі мүмкін қатты бөлшектерді құрайды.

1. Алюминий табақтарды тұтыну:

Тұзды судың көп мөлшері болса, барлық алюминий плиталары тұтынылады; егер тұзды су аз болса, ең алдымен төменгі тақталар тұтынылады. Бұл плиталар арасында біркелкі емес қалыңдыққа әкеледі.

2. Қатты бөлшектердің әсері:

Химиялық реакциялар жалғасуда, ішкі алюминий гидроксидінің жиналуы және қатты бөлшектердің пайда болуы алюминий пластиналарына қысымды арттырады.

3. Ағындылықты тексеру:

Түзілген алюминий гидроксидінің ағындылығын күнделікті тексеру ұсынылады. Егер ағындылық айтарлықтай төмендесе, оны тұщы тұзды сумен ауыстырыңыз; әйтпесе қатайған бөлшектерді тазалау қиын болуы мүмкін.

5. Қолданудан кейінгі емдеу:

Үш сағат ішінде пайдаланылмаса, дереу босатып, шайыңыз Тұзды су шамының ішін салыңыз, содан кейін оны салқын, құрғақ жерде сақтай отырып, желдетілетін жерде құрғатыңыз.

6. Пассивация құбылысы:

Бірнеше рет қолданғаннан кейін қалдық тұзды су толығымен шайылмауы мүмкін, бұл алюминий пластиналарының бетінде пассивацияға әкеледі. Жаңа тұзды су қосылғанда, оны босату үшін алдымен шамды қосыңыз; бұл пластиналардағы пассивация қабатын бұзады және қалыпты жұмысты қалпына келтіреді.

7. Ұзақ өмір сүру және экологиялық таза ерекшеліктері:

Тұзды су шамдарының қызмет ету мерзімі кемінде 120 сағатты құрайды және сақтау кезінде қосымша техникалық қызмет көрсетуді қажет етпестен 20 жылға дейін сақталуы мүмкін. Экологиялық таза өнімнің жаңа түрі ретінде олар үйлер, қонақ үйлер, өрт сөндіру сценарийлері, балық аулау сапарлары, жорықтар, кемпингтер және т.б. сияқты әртүрлі жағдайларда апаттық жарықтандыру, оқыту құралдары немесе электронды құрылғыларды зарядтау ретінде пайдалануға жарамды. Тапсырыс қабылданады!