Aluminiowe baterie słonej wody: zasada pracy i środki ostrożności do użytku

Zasada działania

Bateria aluminiowa Lampy słoneczne wytwarzają energię elektryczną poprzez reakcję elektrochemiczną między aluminium a tlenem w słonej wodzie (elektrolit). Gdy anoda aluminiowa styka się z katodą powietrzną, ulega utlenianiu, uwalniając elektrony i tworząc jony aluminiowe. Reakcje chemiczne są następujące:

W tej reakcji glin (Al) reaguje z tlenem (O₂) i wodą (H₂O), aby wytwarzać wodorotlenek glinu (AL (OH) ₃), który wytrąca się jako kadłuba stała. Z czasem te stałe cząstki mogą agregować, tworząc większe struktury krystaliczne. W odpowiednich warunkach wodorotlenek glinu może dalej odwodnić, aby stać się tlenkiem glinu (Al₂o₃), co powoduje twardą stałą podobną do betonu. Ta cecha pozwala wynikającemu z siebie stałe do wytrzymania znacznego ciśnienia i sił zewnętrznych.

Wpływ stosowania elektrolitów alkalicznych

Jeśli słona woda zostanie zastąpiona elektrolitem alkalicznym (takim jak wodorotlenek sodu, NaOH lub wodorotlenek potasu, KOH), zasady działania i procesy reakcji będą się różnić. W środowiskach alkalicznych reakcja między glinem a tlenem pozostaje pierwotną reakcją elektrochemiczną. Jednak ze względu na środowisko alkaliczne zmniejszające warstwę pasywacyjną na aluminium jego aktywność elektrochemiczna jest zwiększona. Reakcje w elektrolicie alkalicznym można reprezentować w następujący sposób:

W tym przypadku glinu reaguje z jonami wodorotlenkowymi (OH⁻) i tlenem w celu wytwarzania jonów wodorotlenku glinu.

Zjawisko ewolucji wodoru

W silnych środowiskach alkalicznych glin może podlegać korozji ewolucji wodoru, uwalniając gaz wodoru. Reakcje chemiczne są następujące:

Wpływ stosowania elektrolitów alkalicznych

Jeśli słona woda zostanie zastąpiona elektrolitem alkalicznym (takim jak wodorotlenek sodu, NaOH lub wodorotlenek potasu, KOH), zasady działania i procesy reakcji będą się różnić. W środowiskach alkalicznych reakcja między glinem a tlenem pozostaje pierwotną reakcją elektrochemiczną. Jednak ze względu na środowisko alkaliczne zmniejszające warstwę pasywacyjną na aluminium jego aktywność elektrochemiczna jest zwiększona. Reakcje w elektrolicie alkalicznym można reprezentować w następujący sposób:

Reakcje te ilustrują proces ewolucji wodoru w silnych środowiskach alkalicznych, co może prowadzić do zmniejszonej wydajności baterii.

Tworzenie się stałego i hartowanie

W środowiskach alkalicznych stężenie jonów wodorotlenku glinu może stać się wystarczająco wysokie, aby wytrącić i tworzyć stałe cząsteczki. Z czasem cząstki te mogą agregować w większe kryształy. Przyczyny zestalania obejmują:

1. Wytrącanie i agregacja:

Wytworzony wodorotlenek glinu wytrąca się w elektrolicie i stopniowo tworzy większe cząstki.

2. Konwersja odwodnienia:

W pewnych warunkach wodorotlenek glinu może odwodnić i przekształcać w twardszy tlenek glinu (Al₂o₃), co powoduje bardzo twarde stałe.

3. Wpływ na środowisko:

Środowisko alkaliczne może prowadzić do gęstszych struktur w powstałym materiale stałym, zwiększając jego twardość.

Streszczenie

Zatem, zastępując słoną wodę elektrolitem alkalicznym, powoduje podobne zasady działania i procesy reakcji, wpływ środowiska alkalicznego na aktywność korozji ewolucji metali aluminiowych i ewolucji wodoru może prowadzić do różnic w końcowych produktach stałych i ich charakterystyce. Zmiany te mogą poprawić wydajność reakcji, ale także wprowadzać problemy z samokontrolem.

Rozważania dotyczące użytkowania lamp słonych

1. Reakcje chemiczne:

Po dodaniu słonej wody płyta aluminiowa reaguje z tlenem w powietrzu w celu wytworzenia wodorotlenku glinu. Związek ten gromadzi się z czasem i tworzy stałe cząstki, które mogą ostatecznie łączyć się w większe masy.

1. Zużycie aluminiowych płyt:

Jeśli istnieje duża ilość słonej wody, wszystkie płytki aluminiowe zostaną zużyte; Jeśli jest mniej słonej wody, przede wszystkim dolne płytki zostaną zużyte. Prowadzi to do nierównej grubości wśród płyt.

2. Wpływ cząstek stałych:

W miarę kontynuowania reakcji chemicznych akumulacja wewnętrznego wodorotlenku glinu i tworzenie cząstek stałych zwiększy ciśnienie na płytkach aluminiowych.

3. Sprawdzanie przepływności:

Zaleca się codziennie sprawdzanie wypływności wygenerowanego wodorotlenku aluminium. Jeśli wypływność znacznie się zmniejsza, zastąp go świeżą słoną wodą; W przeciwnym razie hartowane cząstki mogą stać się trudne do czyszczenia.

5. Leczenie po użytkowaniu:

jeśli nie jest używane w ciągu trzech godzin, natychmiast puste i spłucz Wnętrze lampy słonej , a następnie wysusz w wentylowanym obszarze podczas przechowywania go w chłodnym, suchym miejscu.

6. Zjawisko pasywacji:

Po wielu zastosowaniach resztkowa słona woda może nie zostać całkowicie wypłukana, co prowadzi do pasywacji na powierzchni płyt aluminiowych. Po dodaniu nowej słonej wody najpierw włącz lampę, aby ją rozładować; To zakłóci warstwę pasywacyjną na płytkach i przywróci normalne działanie.

7. Długowieczność i ekologiczne funkcje:

Lampy ze słoną wodą mają żywotność co najmniej 120 godzin i mogą być przechowywane przez okres do 20 lat, nie wymagając dodatkowej konserwacji podczas przechowywania. Jako nowy rodzaj produktu przyjaznego dla środowiska, nadają się do użytku jako oświetlenie awaryjne, narzędzia dydaktyczne lub ładowanie urządzeń elektronicznych w różnych ustawieniach, takich jak domy, hotele, scenariusze strażacki, wycieczki rybackie, przygody turystyczne, wycieczki kempingowe itp. Zamówienia są mile widziane!