Шүлтлэг электролит дэх Al-Air генераторын цахилгаан чийдэнгийн цахилгаан химийн урвалын зарчим ба үндсэн бүтээгдэхүүнүүд

Хөнгөн цагаан-агаарын генераторын эрчим хүч үйлдвэрлэх зарчим, практик хэрэглээний талаар техникийн хэлэлцүүлэг, мэдлэг солилцох

Калийн гидроксидын (KOH) уусмалд хөнгөн цагаан-агаарын батерейны урвал нь анод дахь хөнгөн цагааны исэлдэлт, катод дахь хүчилтөрөгчийн бууралтаас бүрддэг бөгөөд гол уусдаг хөнгөн цагаан агуулсан бүтээгдэхүүн болох калийн алюминат (KAlO₂), хажуугийн бүтээгдэхүүн болох устөрөгчийн хий үүсгэдэг.

KOH уусмал дахь урвалын зарчим

Анод (исэлдэлтийн) урвал:

Хөнгөн цагаан нь KOH ба устай урвалд орж калийн алюминат (KAlO₂) ба устөрөгчийн хий (H₂) үүсгэдэг. Тэнцвэртэй хариу үйлдэл нь:

2Al+2KOH+6H₂O→2KAlO₂+3H₂↑+4H₂O

Илүү нарийн, хялбаршуулсан:

2Al+2KOH+2H₂O→2KAlO₂+3H₂↑

Энэ нь хөнгөн цагаан нь исэлдэж калийн алюминат үүсгэдэг бол устөрөгчийн хий нь хажуугийн бүтээгдэхүүн болж хувирдаг болохыг харуулж байна.

Катодын (багасгах) урвал:

Шүлтлэг электролитэд агаараас хүчилтөрөгч багасдаг.

O₂+2H₂O+4e−→4OH−

Ерөнхий хариу үйлдэл:

Анод ба катодын урвалыг хослуулан эсийн ерөнхий урвалыг дараах байдлаар бичиж болно.

4Al+4KOH+6H₂O+3O₂→4KAlO₂+3H₂O+6OH−

эсвэл калийн алюминат ба устөрөгчийн хий үүсэхийг харуулахын тулд илүү хялбаршуулсан:

2Al+2KOH+2H₂O→2KAlO₂+3H₂↑

Үндсэн ба хажуугийн урвалууд

Үндсэн урвал: Шүлтлэг уусмал дахь хөнгөн цагааны исэлдэлтээр калийн алюминат (KAlO₂) үүсэх. Энэ нь цахилгаан үйлдвэрлэх үүрэгтэй хүссэн цахилгаан химийн урвал юм.

Хажуугийн (паразит) урвал: Хөнгөн цагааны зэврэлтээс үүссэн устөрөгчийн хувьсал нь хөнгөн цагаан ба электролитийг ашигтай цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхгүйгээр зарцуулж, үр ашгийг бууруулдаг.

Нэмж дурдахад калийн алюминат (KAlO₂) нь хөнгөн цагааны гидроксид хэлбэрээр гидролиз болж, тунадас үүсгэдэг.

KAlO₂+2H₂O⇌KOH+Al(OH)₃↓

Энд уусдаггүй хөнгөн цагааны гидроксид (Al(OH)₃) дагалдах бүтээгдэхүүн болж тунадас үүсэж, электролитийн дамжуулалт болон батерейны гүйцэтгэлд нөлөөлдөг.

Калийн ионы үүрэг (K⁺)

Калийн ионууд (K⁺) нь исэлдэлтийн урвалд шууд оролцдоггүй, харин электролит дэх цэнэгийг тэнцвэржүүлэгч ионуудын үүрэг гүйцэтгэдэг ба калийн алюминатыг (KAlO₂) уусдаг цогцолбор хэлбэрээр үүсгэдэг. Эдгээр нь электролитийн дамжуулалт ба саармаг байдлыг хадгалдаг боловч исэлдүүлэх процесст зарцуулагддаггүй, үйлдвэрлэгддэггүй.

Урвалын тэгшитгэл дэх калийн алюминаттай хураангуй

Калийн алюминатыг агуулсан тэнцвэржүүлсэн анодын урвал:

2Al+2KOH+6H₂O→2KAlO₂+3H₂↑+4H₂O

эсвэл хялбаршуулсан:

2Al+2KOH+2H₂O→2KAlO₂+3H₂↑

Энэ тэгшитгэлд KOH электролит дэх хөнгөн цагааны исэлдэлтийн үндсэн бүтээгдэхүүн болох калийн алюминатыг (KAlO₂) тодорхой тусгасан болно.

Дүгнэлт:

Урвалын төрөл	Урвалын тэгшитгэл	Урвалын бүтээгдэхүүн	Тайлбар
Үндсэн урвал (хөнгөн цагааны исэлдэлт)	2Al+2KOH+2H₂O→2KAlO₂+3H₂↑	Калийн алюминат（KAlO₂）устөрөгч(H₂）	KAlO₂ нь үндсэн уусдаг бүтээгдэхүүн, H₂ нь дайвар бүтээгдэхүүн юм
Хүчилтөрөгчийн бууралт	O₂+2H₂O+4e−→4OH−	Гидроксил ион (OH⁻)	Эерэг электродын урвал
Калийн алюминат гидролиз	KAlO₂+2H₂O⇌KOH+Al(OH)₃↓	Хөнгөн цагааны гидроксидын хур тунадас (Al(OH)₃)	Батерейны гүйцэтгэлд нөлөөлдөг дайвар бүтээгдэхүүн

Энэ нь калийн гидроксидын уусмалд ажилладаг хөнгөн цагаан-агаарын батерейны гол электрохимийн процессыг тусгаж, калийн алюминатыг гол бүтээгдэхүүн, устөрөгчийн хий нь хажуугийн бүтээгдэхүүн болж, калийн ионууд электролит зөөвөрлөгчөөр ажилладаг боловч исэлдэхэд шууд оролцдоггүй.

Al-Air генераторын цахилгаан чийдэнгийн хэрэглээ

• Яаралтай цахилгаан хангамж
  Цахилгаан тасалдал эсвэл онцгой байдлын үед найдвартай гэрэлтүүлэг, цахилгаан хангамжийг хангана.

• Гамшгаас аврах хүчин чармайлт
  Мөргөлдөөний бүс, дүрвэгсдийн хуаран, гамшгийн голомтод хүмүүнлэгийн тусламж үзүүлэхэд тохиромжтой бөгөөд үндсэн гэрэлтүүлэг, төхөөрөмжийг цэнэглэх боломжтой.

• Гадна үйл ажиллагаа
  Зуслан, хээрийн судалгаа, явган аялал болон бусад гадаа ашиглахад зориулсан зөөврийн гэрэлтүүлэг, хөдөлгөөнт тэжээлийн эх үүсвэр.

• Шөнийн хамгаалалтын гэрэлтүүлэг
  Шөнийн цагаар аюулгүй гэрэлтүүлгийг хангаж, харанхуй орчинд аюулгүй байдлыг сайжруулна.

• Гар утасны төхөөрөмжийг цэнэглэх нь
  USB болон Type-C портоор утас, дижитал камер, жижиг сэнс болон бусад төхөөрөмжийг цэнэглэдэг.

• Байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний эх үүсвэр
  Давстай ус зэрэг байгальд ээлтэй электролитийг ашигладаг, бохирдол, хортой хог хаягдал үүсгэдэггүй, ногоон, тогтвортой байдаг.

Хэрэв танд хөнгөн цагаан батерей үйлдвэрлэх зарчим, үйлдвэрлэлийн технологийн талаар, эсвэл Аль-Агаар генератор болон Аль-Агаар генераторын цахилгаан чийдэнгийн бүтээгдэхүүн, тэдгээрийн хэрэглээний талаар асуух зүйл байвал бидэнтэй холбоо барина уу.

Хөнгөн цагаан-агаарын эрчим хүчний шийдлийг хөгжүүлэх, практик хэрэглээг ахиулах хамтын ажиллагаа, мэдлэг солилцохыг бид талархан хүлээж байна.

Хэрэв та илүү албан ёсны, найрсаг, эсвэл товчхон байхыг хүсч байвал би үүнийг тохируулахад тусална!