A
9. Mehanizem generacije Aluminijevo-zrak Generator napajalna svetilka, ki jo poganja raztopina alkalnih elektrolitov in njegova značilna proizvodnja topnega kalijevega aluminata '(aluminijasta plošča + elektrolit v prahu + voda = generator).
Če se slana voda nadomesti z alkalnim elektrolitom, se bosta razlikovala načelo načela energije in reakcijski postopek aluminijastega zraka. Spodaj je podrobna analiza:
Načelo proizvodnje električne energije v Aluminijasta-zrak z alkalnim elektrolitom Koh
Aluminijasta baterija ustvarja elektriko z uporabo aluminija kot anode in kisika iz zraka kot katode v raztopini alkalnega elektrolita s kalijevim hidroksidom (Koh) z redoksno reakcijo.
Podroben postopek reakcije:
1. Anoda (aluminijasta elektroda): Aluminija je v alkalnem okolju podvržena oksidacijski reakciji, izgublja elektrone in tvori aluminatne ione. Zaradi prisotnosti kalijevega hidroksida nastali aluminat obstaja predvsem v obliki tetrahidroksoaluminatnih ionov [Al (OH) ₄] ⁻) v raztopini.
Al + 4OH⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3e -
2. Katoda (zračna elektroda): kisik iz zraka se zmanjša na površini katode, reagira z vodo, da tvori hidroksidne ione (OH⁻). Ta postopek običajno potrebuje katalizator za znižanje aktivacijske energije, kot so aktivirani ogljik ali drugi nezahtevni kovinski katalizatorji.
O₂ + 2H₂o + 4e⁻ → 4OH⁻
3. Elektrolit (raztopina Koh): raztopina kalijevega hidroksida zagotavlja visoko koncentracijo hidroksidnih ionov, kar spodbuja oksidacijo aluminija in zmanjšanje kisika. Hkrati deluje kot ionski prevodnik in ohranja ravnotežje naboja znotraj baterije.
4. Skupna reakcija: Združevanje reakcij anode in katode daje celotno reakcijsko enačbo. Za uravnoteženje nabojev in števila atomov običajno temelji na 4 aluminijastih atomih:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
Ali napisano v ionski obliki:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻
5. Reakcijski produkti: Glavni produkt reakcije je kalijev tetrahidroksoaluminat (K [Al (OH) ₄]), ki se raztopi v raztopini KOH. V nekaterih primerih lahko, če je raztopina prekomerna nasičenost, nastane oborina aluminijevega hidroksida (Al (OH) ₃).
Ddicionalne
opombe:
Pasivacijski film: V ne-alkalnem ali šibko alkalnem okolju se oksidni film zlahka tvori na aluminijasti površini, kar ovira reakcijo. Vendar se v raztopinah Koh z visoko koncentracijo ta oksidni film raztopi, kar zagotavlja, da lahko aluminij še naprej oksidira.
Reakcija evolucije vodika (HER): V alkalnih pogojih lahko aluminij opravi tudi reakcijo evolucije vodika, ki je stranska reakcija, ki zmanjšuje učinkovitost baterije.
2AL + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [AL (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Za zatiranje reakcije evolucije vodika običajno dodamo nekatere legirne elemente ali zaviralce.
Praktične aplikacije: Aluminijaste-zračne baterije imajo zelo visoko teoretično gostoto energije, vendar na praktične uporabe vplivajo različni dejavniki, kot so koncentracija elektrolita, temperature in gostote toka.
Povzetek:
Akumulator ustvarja električno energijo z oksidacijo aluminija in zmanjšanjem kisika, končni izdelek pa je predvsem kalijev tetrahidroksoaluminat
K [Al (OH) ₄], raztopljen v elektrolitu.
V raztopini kalijevega hidroksida v elektrolitu v prahu je reakcijsko načelo naslednje:
Korak |
Enačba |
Pojasnilo |
|
Anoda (glavna) |
Al + 4OH⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3e⁻ |
Aluminijasta oksidacija |
|
Katoda (glavna) |
O₂ + 2H₂o + 4e⁻ → 4OH⁻ |
Zmanjšanje kisika |
|
Al3⁺ Precipitation |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄] ⁻ |
Al3⁺ Precipitation |
|
Celotna reakcija |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH) ₄]
ali
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4Kalo₂ ⋅xh2o
|
Končni produkti glavne reakcije so topni 4K [Al (OH) ₄] ali Kalo₂ |
|
Anodna stranska reakcija |
2AL + 6H₂O → 2AL (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Evolucija vodika |
|
10. Skladiščenje, čiščenje in voda različica in vzdrževanje
Zaustavitev uporabe več kot 2 uri
Če svetilke ne boste uporabljali več kot 2 uri, izlijte elektrolit ali slano vodo, da popolnoma ustavite elektrokemično reakcijo, to pomaga preprečiti nepotrebno izgubo energije.
Dnevno preverjanje za pretok
Spremljajte aluminijev hidroksid znotraj svetilke, trdni delci nehajo gladko, izlijte staro raztopino in jo nadomestite s svežim elektrolitom ali slano vodo, lf pa je predolgo, delci se lahko strdijo, kar otežuje čiščenje.
Dolgoročno shranjevanje
Preden shranite svetilko, izpraznite raztopino elektrolita ali slano vodo, očistite predal za baterijo in elektrode in jih hranite suhe. To preprečuje škodo in ohranja vašo svetilko v dobrem stanju za nadaljnjo uporabo.
⚠ OPOZORILO:
Redno preverjajte tekočnost elektrolitov ⚠
Z uporabo
Generator aluminijastega zraka več kot 8 ur: če morate generator neprekinjeno uporabljati več kot 8 ur, obstajata dve možnosti. Najprej, ko se približate 8-urni oznaki, preverite raven tekočine v komorah, da zagotovite, da še vedno popolnoma potopi plošče elektrode. Če je raven vode padla, po potrebi dodajte majhno količino vode. Če voda ni na voljo in morate še naprej uporabljati generator, odprite zgornji pokrovček, da pomagate razpršiti toploto. To bo preprečilo pregrevanje in zagotovilo stabilne zmogljivosti.
Redno preverjajte pretočnost slane vode ⚠
Fluidnost slane vode je treba preveriti vsakih 4-6 ur, odvisno od porabe energije povezane naprave.
❌ Če tekočina postane debela ali manj tekoča, lahko vpliva na delovanje.
✅ Če želite zagotoviti optimalno delovanje, ga takoj očistite in zamenjajte s svežo slano vodo.
Nadaljevati 3. del