A
9. Mekanisme penjanaan Lampu kuasa penjana aluminium yang didorong oleh larutan elektrolit alkali dan pengeluaran ciri-ciri aluminat potassium larut '(plat aluminium + serbuk elektrolit + air = penjana).
Jika air masin digantikan dengan elektrolit alkali, prinsip penjanaan kuasa dan proses tindak balas bateri aluminium udara akan berbeza. Berikut adalah analisis terperinci:
Bateri aluminium-udara menjana elektrik dengan menggunakan aluminium sebagai anod dan oksigen dari udara sebagai katod dalam larutan elektrolit alkali kalium (KOH) melalui tindak balas redoks.
Proses tindak balas terperinci:
1. Anod (elektrod aluminium): Aluminium menjalani tindak balas pengoksidaan dalam persekitaran alkali, kehilangan elektron dan membentuk ion aluminat. Oleh kerana kehadiran kalium hidroksida, aluminat yang dihasilkan terutamanya wujud dalam bentuk ion tetrahydroxoaluminate [al (OH) ₄] ⁻) dalam larutan.
Al + 4OH⁻ → [al (oh) ₄] ⁻ + 3e-
2. Katod (elektrod udara): Oksigen dari udara dikurangkan pada permukaan katod, bertindak balas dengan air untuk membentuk ion hidroksida (OH⁻). Proses ini biasanya memerlukan pemangkin untuk menurunkan tenaga pengaktifan, seperti karbon aktif atau pemangkin logam yang tidak berharga.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Elektrolit (penyelesaian KOH): Penyelesaian kalium hidroksida menyediakan kepekatan tinggi ion hidroksida, mempromosikan pengoksidaan aluminium dan pengurangan oksigen. Pada masa yang sama, ia bertindak sebagai konduktor ionik, mengekalkan baki caj dalam bateri.
4. Reaksi Keseluruhan: Menggabungkan reaksi anod dan katod memberikan persamaan tindak balas keseluruhan. Untuk mengimbangi caj dan bilangan atom, biasanya berdasarkan 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 tindak balas adalah kalium tetrahydroxoaluminate (K [Al (OH) ₄]), yang larut dalam penyelesaian KOH. Dalam sesetengah kes, jika larutan itu berlebihan, aluminium hidroksida (Al (OH) ₃) mendakan boleh terbentuk.
Nota
dditional:
Filem Passivation: Dalam persekitaran alkali bukan alkali atau lemah, filem oksida mudah terbentuk di permukaan aluminium, menghalang reaksi. Walau bagaimanapun, dalam penyelesaian KOH penentuan tinggi, filem oksida ini dibubarkan, memastikan aluminium dapat terus mengoksida.
Reaksi evolusi hidrogen (HER): Di bawah keadaan alkali, aluminium juga boleh menjalani tindak balas evolusi hidrogen, yang merupakan tindak balas sampingan yang mengurangkan kecekapan bateri.
2al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [AL (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Untuk menindas tindak balas evolusi hidrogen, beberapa elemen aloi atau inhibitor biasanya ditambah.
Aplikasi praktikal: Bateri udara aluminium mempunyai ketumpatan tenaga teoretikal yang sangat tinggi, tetapi aplikasi praktikal dipengaruhi oleh pelbagai faktor, seperti kepekatan elektrolit, suhu, dan ketumpatan semasa.
Ringkasan:
Bateri menghasilkan tenaga elektrik melalui pengoksidaan aluminium dan pengurangan oksigen, dengan produk akhir terutamanya kalium tetrahydroxoaluminate
k [al (OH) ₄] dibubarkan dalam elektrolit.
Dalam penyelesaian serbuk elektrolit KOH hidroksida KOH), prinsip tindak balas adalah seperti berikut:
Langkah |
Persamaan |
Penjelasan |
|
Anod (utama) |
Al + 4OH⁻ → [AL (OH) ₄] ⁻ + 3E⁻ |
Pengoksidaan aluminium |
|
Katod (utama) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Pengurangan oksigen |
|
Al3⁺precipitation |
4al + 3o₂ + 6h₂o + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻ |
Al3⁺precipitation |
|
Tindak balas keseluruhan |
4al + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
atau
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4Kalo₂ ⋅xH2O
|
Produk akhir tindak balas utama ialah 4K larut air [Al (OH) ₄] atau Kalo₂ |
|
Tindak balas sampingan anod |
2al + 6h₂o → 2al (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Evolusi hidrogen |
|
10. Penyimpanan, Pembersihan & Air Versi dan Penyelenggaraan
Menghentikan penggunaan selama lebih dari 2 jam
Sekiranya anda tidak menggunakan lampu selama lebih dari 2 jam, tuangkan elektrolit atau air masin untuk menghentikan reaksi elektrokimia, ini membantu mencegah kehilangan kuasa yang tidak perlu.
Pemeriksaan harian untuk aliran
Pantau aluminium hidroksida di dalam lampu, lf zarah pepejal berhenti mengalir dengan lancar, tuangkan larutan lama dan gantikannya dengan elektrolit segar atau air masin, lf terlalu lama, zarah boleh mengeras, membuat pembersihan sukar.
Penyimpanan jangka panjang
Sebelum menyimpan lampu, kosongkan larutan elektrolit atau air masin, bersihkan petak bateri dan plat elektrod, dan pastikannya kering. Ini menghalang kerosakan dan mengekalkan lampu anda dalam keadaan baik untuk kegunaan masa depan.
⚠ Amaran:
Semak ketidakstabilan elektrolit secara berkala ⚠
Menggunakan
Penjana Aluminium-Air selama lebih dari 8 jam: Jika anda perlu menggunakan penjana secara berterusan selama lebih dari 8 jam, terdapat dua pilihan. Pertama, semasa anda mendekati tanda 8 jam, periksa tahap cecair di dalam bilik untuk memastikan ia masih sepenuhnya menyerap plat elektrod. Jika paras air telah menurun, tambahkan sedikit air seperti yang diperlukan. Jika air tidak tersedia dan anda perlu terus menggunakan penjana, buka topi berulir atas untuk membantu menghilangkan haba. Ini akan menghalang terlalu panas dan memastikan prestasi yang stabil.
Periksa ketidakstabilan air masin secara berkala ⚠
Ketidakstabilan air masin perlu diperiksa setiap 4-6 jam, bergantung kepada penggunaan kuasa peranti yang disambungkan.
❌ Jika cecair menjadi tebal atau kurang cecair, ia boleh menjejaskan prestasi.
✅ Untuk memastikan operasi yang optimum, membersihkan dan menggantikannya dengan air masin segar dengan segera jika diperlukan.
Untuk diteruskan Bahagian 3