Lâmpadas de água salgada da bateria de alumínio: Princípios de trabalho e precauções para uso

Princípio operacional

Bateria de alumínio-ar As lâmpadas de água salgada geram eletricidade através da reação eletroquímica entre alumínio e oxigênio na água salgada (o eletrólito). Quando o ânodo de alumínio entra em contato com o cátodo de ar, ele passa por oxidação, liberando elétrons e formando íons de alumínio. As reações químicas envolvidas são as seguintes:

Nesta reação, o alumínio (Al) reage com oxigênio (O₂) e água (H₂O) para produzir hidróxido de alumínio (Al (OH) ₃), que precipita como um sólido floculento. Com o tempo, essas partículas sólidas podem se agregar para formar estruturas cristalinas maiores. Sob condições adequadas, o hidróxido de alumínio pode desidratar ainda mais o óxido de alumínio (Al₂o₃), resultando em um sólido duro semelhante ao concreto. Essa característica permite que o sólido resultante suporta pressão significativa e forças externas.

Impacto do uso de eletrólitos alcalinos

Se a água salgada for substituída por um eletrólito alcalino (como hidróxido de sódio, NaOH ou hidróxido de potássio, KOH), os princípios operacionais e processos de reação serão diferentes. Nos ambientes alcalinos, a reação entre alumínio e oxigênio continua sendo a reação eletroquímica primária. No entanto, devido ao ambiente alcalino, reduzindo a camada de passivação no alumínio, sua atividade eletroquímica é aprimorada. As reações em um eletrólito alcalino podem ser representadas da seguinte forma:

Nesse caso, o alumínio reage com íons hidróxido (OH⁻) e oxigênio para produzir íons hidróxido de alumínio.

Fenômeno da evolução do hidrogênio

Em ambientes alcalinos fortes, o alumínio pode sofrer corrosão da evolução do hidrogênio, liberando gás hidrogênio. As reações químicas são as seguintes:

Impacto do uso de eletrólitos alcalinos

Se a água salgada for substituída por um eletrólito alcalino (como hidróxido de sódio, NaOH ou hidróxido de potássio, KOH), os princípios operacionais e processos de reação serão diferentes. Nos ambientes alcalinos, a reação entre alumínio e oxigênio continua sendo a reação eletroquímica primária. No entanto, devido ao ambiente alcalino, reduzindo a camada de passivação no alumínio, sua atividade eletroquímica é aprimorada. As reações em um eletrólito alcalino podem ser representadas da seguinte forma:

Essas reações ilustram o processo de evolução do hidrogênio em fortes ambientes alcalinos, o que pode levar à diminuição do desempenho da bateria.

Formação e endurecimento sólidos

Nos ambientes alcalinos, a concentração de íons hidróxido de alumínio pode se tornar alta o suficiente para que eles precipitem e forme partículas sólidas. Com o tempo, essas partículas podem se agregar em cristais maiores. As causas de solidificação incluem:

1. Precipitação e agregação:

o hidróxido de alumínio gerado precipita no eletrólito e forma gradualmente as partículas maiores.

2. Conversão de desidratação:

sob certas condições, o hidróxido de alumínio pode desidratar e se converter em óxido de alumínio mais duro (Al₂o₃), resultando em um sólido muito difícil.

3. Impacto ambiental:

o ambiente alcalino pode levar a estruturas mais densas no material sólido resultante, aumentando sua dureza.

Resumo

Assim, enquanto a substituição da água salgada por um eletrólito alcalino resulta em princípios operacionais e processos de reação semelhantes, a influência do ambiente alcalino na atividade de corrosão de metal e evolução de hidrogênio pode levar a diferenças nos produtos sólidos finais e suas características. Essas mudanças podem melhorar a eficiência da reação, mas também introduzir problemas de autocorrosão.

Considerações de uso para lâmpadas de água salgada

1. Reações químicas:

Quando a água salgada é adicionada, a placa de alumínio reage com oxigênio no ar para gerar hidróxido de alumínio. Esse composto se acumula ao longo do tempo e forma partículas sólidas que podem eventualmente se unir em massas maiores.

1. Consumo de placas de alumínio:

se houver uma grande quantidade de água salgada, todas as placas de alumínio serão consumidas; Se houver menos água salgada, principalmente as placas inferiores serão consumidas. Isso leva à espessura desigual entre as placas.

2. Impacto de partículas sólidas:

À medida que as reações químicas continuam, o acúmulo de hidróxido de alumínio interno e a formação de partículas sólidas aumentarão a pressão nas placas de alumínio.

3. Verificação de fluxo:

é recomendável verificar a fluxo de hidróxido de alumínio gerado diariamente. Se o fluxo diminuir significativamente, substitua -o por água salgada fresca; Caso contrário, partículas endurecidas podem se tornar difíceis de limpar.

5. Tratamento pós-uso:

se não for usado em três horas, imediatamente esvazie e enxágue o O interior da lâmpada de água salgada e seque -o em uma área ventilada enquanto o armazena em um local fresco e seco.

6. Fenômeno de passivação:

Após vários usos, a água salgada residual pode não ser completamente enxaguada, levando à passivação na superfície das placas de alumínio. Quando a nova água salgada for adicionada, ligue a lâmpada primeiro para descarregá -la; Isso atrapalhará a camada de passivação nas placas e restaurará a operação normal.

7. Longevidade e recursos ecológicos:

As lâmpadas de água salgada têm uma vida útil de pelo menos 120 horas e podem ser armazenadas por até 20 anos sem exigir manutenção adicional durante o armazenamento. Como um novo tipo de produto ambientalmente amigável, eles são adequados para uso como iluminação de emergência, ferramentas de ensino ou cobrança de dispositivos eletrônicos em várias configurações, como casas, hotéis, cenários de combate a incêndios, viagens de pesca, aventuras para caminhadas, excursões de acampamento, etc. As ordens são bem -vindas!