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9. Mecanismo de geração de Lâmpada de energia geradora de ar de alumínio acionada por solução de eletrólito alcalino e sua produção característica de aluminato solúvel em potássio '(placa de alumínio + eletrólito em pó + água = gerador).
Se a água salgada for substituída por um eletrólito alcalino, o princípio da geração de energia e o processo de reação da bateria de alumínio será diferente. Abaixo está uma análise detalhada:
A bateria de ar de alumínio gera eletricidade usando o alumínio como ânodo e oxigênio do ar como cátodo em uma solução de eletrólito alcalino de hidróxido de potássio (KOH) através de uma reação redox.
Processo de reação detalhado:
1. Ânodo (eletrodo de alumínio): o alumínio passa por uma reação de oxidação em um ambiente alcalino, perdendo elétrons e formando íons aluminados. Devido à presença de hidróxido de potássio, o aluminato gerado existe principalmente na forma de íons tetra -hidroxoaluminato [Al (OH) ₄] ⁻) na solução.
Al + 4oh⁻ → [al (oh) ₄] ⁻ + 3e−
2. Catodo (eletrodo de ar): O oxigênio do ar é reduzido na superfície do cátodo, reagindo com água para formar íons hidróxidos (OH⁻). Esse processo geralmente requer um catalisador para diminuir a energia de ativação, como carbono ativado ou outros catalisadores de metal não preciosos.
O₂ + 2h₂o + 4e⁻ → 4oh⁻
3. Eletrólito (solução KOH): A solução de hidróxido de potássio fornece uma alta concentração de íons hidróxidos, promovendo a oxidação do alumínio e a redução do oxigênio. Simultaneamente, atua como condutor iônico, mantendo o saldo da carga dentro da bateria.
4. Reação geral: a combinação das reações de ânodo e cátodo fornece a equação geral da reação. Para equilibrar as cargas e o número de átomos, geralmente é baseado em 4 átomos de alumínio:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
Ou escrito em forma iônica:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻
5. Produtos de reação: O principal produto da reação é o tetra -hidroxoaluminato de potássio (K [al (OH) ₄]), que se dissolve na solução KOH. Em alguns casos, se a solução estiver saturada, o precipitado de hidróxido de alumínio (Al (OH) ₃) pode se formar.
Notas
ddicionais:
Filme de passivação: Em ambientes não alcalinos ou fracamente alcalinos, um filme de óxido se forma facilmente na superfície do alumínio, dificultando a reação. No entanto, em soluções KOH de alta concentração, esse filme de óxido é dissolvido, garantindo que o alumínio possa continuar a oxidar.
Reação da evolução do hidrogênio (HER): Sob condições alcalinas, o alumínio também pode passar por uma reação de evolução de hidrogênio, que é uma reação lateral que reduz a eficiência da bateria.
2al + 6h₂o + 2oh⁻ → 2 [al (oh) ₄] ⁻ + 3h₂
Para suprimir a reação da evolução do hidrogênio, alguns elementos ou inibidores de liga são geralmente adicionados.
Aplicações práticas: As baterias de ar de alumínio têm uma densidade teórica muito alta, mas as aplicações práticas são afetadas por vários fatores, como a concentração do eletrólito, a temperatura e a densidade de corrente.
Resumo:
A bateria gera energia elétrica através da oxidação do alumínio e a redução do oxigênio, com o produto final sendo principalmente o tetra -hidroxoaluminato de potássio
K [al (OH)] dissolvido no eletrólito.
Na solução de hidróxido de potássio em pó eletrólito), o princípio da reação é o seguinte:
Etapa |
Equação |
Explicação |
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Ânodo (principal) |
Al + 4oh⁻ → [al (oh) ₄] ⁻ + 3e⁻ |
Oxidação de alumínio |
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Cátodo (principal) |
O₂ + 2h₂o + 4e⁻ → 4oh⁻ |
Redução de oxigênio |
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Al3⁺precipitação |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻ |
Al3⁺precipitação |
|
Reação geral |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
ou
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KALO₂ ⋅XH2O
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Os produtos finais da reação principal são 4K solúveis em água [Al (OH) ₄] ou Kalo₂ |
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Reação do lado do ânodo |
2al + 6h₂o → 2al (OH) ₃ ↓ + 3h₂ ↑ |
Evolução de hidrogênio |
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10. Armazenamento, limpeza e versão e manutenção da água
Parando de uso por mais de 2 horas
Se você não usar a lâmpada por mais de 2 horas, despeje o eletrólito ou a água salgada para interromper completamente a reação eletroquímica, isso ajuda a evitar perda desnecessária de energia.
Verifique diariamente para fluxo
Monitore o hidróxido de alumínio dentro da lâmpada, se as partículas sólidas param de fluir suavemente, despeje a solução antiga e substitua -a por eletrólito fresco ou água salgada, LF deixando por muito tempo, as partículas podem endurecer, dificultando a limpeza.
Armazenamento de longo prazo
Antes de armazenar a lâmpada, esvazie a solução eletrolítica ou a água salgada, limpe o compartimento da bateria e as placas de eletrodo e mantenha -as secas. Isso evita danos e mantém sua lâmpada em boas condições para uso futuro.
⚠ Aviso:
Verifique a fluidez eletrolítica regularmente ⚠
Usando o
Gerador de ar de alumínio por mais de 8 horas: se você precisar usar o gerador continuamente por mais de 8 horas, existem duas opções. Primeiro, ao se aproximar da marca de 8 horas, verifique o nível do líquido nas câmaras para garantir que ela ainda submerge completamente as placas do eletrodo. Se o nível da água caiu, adicione uma pequena quantidade de água conforme necessário. Se a água não estiver disponível e você precisar continuar usando o gerador, abra a tampa encadeada superior para ajudar a dissipar o calor. Isso impedirá o superaquecimento e garantirá o desempenho estável.
Verifique a fluidez da água salgada regularmente ⚠
A fluidez da água salgada deve ser verificada a cada 4-6 horas, dependendo do consumo de energia do dispositivo conectado.
❌ Se o líquido se tornar espesso ou menos fluido, poderá afetar o desempenho.
✅ Para garantir a operação ideal, limpe e substitua -a por água salgada fresca imediatamente, se necessário.
Para ser continuado Parte 3