A
9. Mechanizmus generácie Generátor z hliníka-vzduchová hodnota poháňaná roztokom alkalického elektrolytu a jeho charakteristická produkcia rozpustného hlinitého draselného “(hliníková doska + prášok elektrolytu + voda = generátor).
Ak je slaná voda nahradená alkalickým elektrolytom, princíp výroby energie a reakčný proces batérie hliníkového vzduchu sa bude líšiť. Nižšie je uvedená podrobná analýza:
Batéria hliníka vyrába elektrinu pomocou hliníka ako anódy a kyslíka zo vzduchu ako katódy v alkalickom elektrolytovom roztoku draselného hydroxidu (KOH) prostredníctvom redoxnej reakcie.
Podrobný reakčný proces:
1. Anóda (hliníková elektróda): Hliník prechádza oxidačnou reakciou v alkalickom prostredí, strácajú elektróny a tvoria hlinité ióny. V dôsledku prítomnosti hydroxidu draselného existuje generovaný hliník primárne vo forme tetrahydroxoaluminátových iónov [Al (OH) ₄] ⁻) v roztoku.
Al + 4OH⁻ → [AL (OH) ₄] ⁻ + 3e-
2. Katódová (vzduchová elektróda): Kyslík zo vzduchu sa na povrchu katódy redukuje a reaguje s vodou za vzniku hydroxidových iónov (OH⁻). Tento proces zvyčajne vyžaduje katalyzátor na zníženie aktivačnej energie, ako je napríklad aktívny uhlík alebo iné neúmyselné kovové katalyzátory.
O₂ + 2H₂o + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Elektrolyt (roztok KOH): Roztok hydroxidu draselného poskytuje vysokú koncentráciu hydroxidových iónov, čo podporuje oxidáciu hliníka a redukciu kyslíka. Súčasne pôsobí ako iónový vodič, ktorý udržiava zostatok nabíjania v batérii.
4. Celková reakcia: Kombinácia reakcií anódy a katódí dáva celkovú reakčnú rovnicu. Na vyváženie nábojov a počtu atómov sa zvyčajne zakladá na 4 atómoch hliníka:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
Alebo napísané v iónovej podobe:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [AL (OH) ₄] ⁻
5. Reakčné produkty: Hlavným produktom reakcie je tetrahydroxoaluminát draselný (K [AL (OH) ₄]), ktorý sa rozpúšťa v roztoku KOH. V niektorých prípadoch, ak je roztok presýtený, môže sa tvoriť zrazenina hydroxidu hlinitého (AL (OH) ₃).
DDITIONAL
POZNÁMKY:
Pasivačný film: V nekalínskych alebo slabo alkalických prostrediach sa na hliníkovom povrchu ľahko tvorí oxidový film, ktorý bráni reakcii. Avšak v roztokoch KOH s vysokou koncentráciou sa tento oxidový film rozpustí, čím sa zabezpečuje, že hliník môže naďalej oxidovať.
Reakcia na vývoj vodíka (HER): Hliník môže tiež podstúpiť reakciu na vývoj vodíka, ktorá je vedľajšou reakciou, ktorá znižuje účinnosť batérie.
2AL + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [AL (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Na potlačenie reakcie na vývoj vodíka sa zvyčajne pridávajú niektoré prvky alebo inhibítory.
Praktické aplikácie: Batérie vzduchu z hliníka majú veľmi vysokú teoretickú hustotu energie, ale praktické aplikácie sú ovplyvnené rôznymi faktormi, ako je koncentrácia elektrolytu, teploty a hustoty prúdu.
Zhrnutie :
Batéria generuje elektrickú energiu oxidáciou hliníka a redukciou kyslíka, pričom konečný produkt je primárne
K [Al (OH) ₄] . v elektrolyte rozpustený primárne rozpustený draselný tetrahydroxoaluminát
V roztoku hydroxidu draselného hydroxidu elektrolytu) je reakčný princíp nasledujúci:
Sťahovať |
Rovnica |
Vysvetlenie |
|
Anóda (hlavná) |
Al + 4OH⁻ → [AL (OH) ₄] ⁻ + 3e⁻ |
Oxidácia hliníka |
|
Katóda (hlavná) |
O₂ + 2H₂o + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Redukcia kyslíka |
|
Al3⁺precitation |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [AL (OH) ₄] ⁻ |
Al3⁺precitation |
|
Celková reakcia |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
alebo
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4Kalo₂ ⋅xh2o
|
Konečné produkty hlavnej reakcie sú vo vode rozpustné 4K [AL (OH) ₄] alebo Kalo₂ |
|
Bočná reakcia anódy |
2AL + 6H₂O → 2AL (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Vývoj vodíka |
|
10. Skladovanie, čistenie a vodná verzia a údržba
Zastavenie používania dlhšie ako 2 hodiny
Ak lampu nebudete používať dlhšie ako 2 hodiny, vylejte elektrolyt alebo slanú vodu, aby ste úplne zastavili elektrochemickú reakciu, pomáha to zabrániť zbytočnej strate energie.
Denná kontrola, či nie je tekuteľnosť
Monitorujte hydroxid hliníka vo vnútri žiarovky, pevné častice prestanú plynulo, vyliať starý roztok a nahrádzajte ho čerstvým elektrolytom alebo slanou vodou, LF zostane príliš dlho, častice môžu stvrdnúť, čím sťažuje čistenie.
Dlhodobé úložisko
Pred uložením lampy vyprázdnite roztok elektrolytu alebo slanú vodu, vyčistite batériu a elektródové taniere a udržiavajte ich v suchu. To zabraňuje poškodeniu a udržuje vašu lampu v dobrom stave pre budúce použitie.
⚠ Varovanie:
Pravidelne kontrolujte plynulosť elektrolytu ⚠
Pomocou
Generátor hliníka vzduchu dlhšie ako 8 hodín: Ak potrebujete generátor nepretržite používať dlhšie ako 8 hodín, existujú dve možnosti. Najprv, keď sa blížite k 8-hodinovej známke, skontrolujte hladinu kvapaliny v komorách, aby ste sa uistili, že stále ponorí doštičky s elektródami. Ak hladina vody klesla, podľa potreby pridajte malé množstvo vody. Ak voda nie je k dispozícii a musíte pokračovať v používaní generátora, otvorte hornú závitovú čiapku, aby ste pomohli rozptýliť teplo. Tým sa zabráni prehriatiu a zabezpečí stabilný výkon.
Pravidelne kontrolujte plynulosť slanej vody ⚠
Plynulosť slanej vody by sa mala kontrolovať každých 4-6 hodín v závislosti od spotreby energie pripojeného zariadenia.
❌ Ak sa kvapalina stáva hustou alebo menej tekutinou, môže ovplyvniť výkon.
✅ Ak chcete zabezpečiť optimálnu prevádzku, v prípade potreby ho vyčistite a vymeňte čerstvou slanou vodou.
Pokračovať v časti 3