โคมไฟน้ำเค็มอลูมิเนียมแบตเตอรี่: หลักการทำงานและข้อควรระวังสำหรับการใช้งาน

หลักการปฏิบัติการ

แบตเตอรี่อลูมิเนียม หลอดน้ำเค็ม สร้างกระแสไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าระหว่างอลูมิเนียมและออกซิเจนในน้ำเค็ม (อิเล็กโทรไลต์) เมื่ออลูมิเนียมขั้วบวกสัมผัสกับแคโทดแอร์มันจะผ่านการออกซิเดชั่นปล่อยอิเล็กตรอนและสร้างไอออนอลูมิเนียม ปฏิกิริยาทางเคมีที่เกี่ยวข้องมีดังนี้:

ในปฏิกิริยานี้อลูมิเนียม (AL) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน (O₂) และน้ำ (H₂O) เพื่อผลิตอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (AL (OH) ₃) ซึ่งตกตะกอนเป็นของแข็งตกตะกอน เมื่อเวลาผ่านไปอนุภาคที่เป็นของแข็งเหล่านี้อาจรวมกันเป็นโครงสร้างผลึกที่ใหญ่กว่า ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์สามารถทำให้ดีต่อไปให้กลายเป็นอลูมิเนียมออกไซด์ (Al₂o₃) ส่งผลให้มีของแข็งแข็งคล้ายกับคอนกรีต คุณลักษณะนี้ช่วยให้เกิดความแข็งที่จะทนต่อแรงกดดันและแรงภายนอกที่สำคัญ

ผลกระทบของการใช้อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์

หากน้ำเค็มถูกแทนที่ด้วยอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ (เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ KOH) หลักการปฏิบัติการและกระบวนการปฏิกิริยาจะแตกต่างกัน ในสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ปฏิกิริยาระหว่างอลูมิเนียมและออกซิเจนยังคงเป็นปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าหลัก อย่างไรก็ตามเนื่องจากสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ลดชั้น passivation บนอลูมิเนียมกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าของมันจึงได้รับการปรับปรุง ปฏิกิริยาในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์สามารถแสดงได้ดังนี้:

ในกรณีนี้อลูมิเนียมทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออน (OH⁻) และออกซิเจนเพื่อผลิตไอออนไฮดรอกไซด์อลูมิเนียม

ปรากฏการณ์วิวัฒนาการไฮโดรเจน

ในสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ที่แข็งแกร่งอลูมิเนียมสามารถผ่านการกัดกร่อนของไฮโดรเจนวิวัฒนาการปล่อยก๊าซไฮโดรเจน ปฏิกิริยาทางเคมีมีดังนี้:

ผลกระทบของการใช้อิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์

หากน้ำเค็มถูกแทนที่ด้วยอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ (เช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ KOH) หลักการปฏิบัติการและกระบวนการปฏิกิริยาจะแตกต่างกัน ในสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ปฏิกิริยาระหว่างอลูมิเนียมและออกซิเจนยังคงเป็นปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าหลัก อย่างไรก็ตามเนื่องจากสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ลดชั้น passivation บนอลูมิเนียมกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าของมันจึงได้รับการปรับปรุง ปฏิกิริยาในอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์สามารถแสดงได้ดังนี้:

ปฏิกิริยาเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงกระบวนการวิวัฒนาการของไฮโดรเจนในสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ที่แข็งแกร่งซึ่งสามารถนำไปสู่ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ที่ลดลง

การก่อตัวที่มั่นคงและการชุบแข็ง

ในสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ความเข้มข้นของอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ไอออนสามารถสูงพอที่จะตกตะกอนและสร้างอนุภาคของแข็ง เมื่อเวลาผ่านไปอนุภาคเหล่านี้อาจรวมกันเป็นผลึกขนาดใหญ่ สาเหตุของการแข็งตัวรวมถึง:

1. การตกตะกอนและการรวมตัว:

อลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่สร้างขึ้นในอิเล็กโทรไลต์และค่อยๆก่อตัวเป็นอนุภาคขนาดใหญ่

2. การเปลี่ยนสภาพการคายน้ำ:

ภายใต้เงื่อนไขบางประการอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์อาจทำให้ขาดน้ำและแปลงเป็นอลูมิเนียมออกไซด์ที่แข็งขึ้น (Al₂o₃) ส่งผลให้แข็งมาก

3. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม:

สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างอาจนำไปสู่โครงสร้างที่หนาแน่นในวัสดุที่เป็นของแข็งที่เกิดขึ้นเพิ่มความแข็ง

สรุป

ดังนั้นในขณะที่การแทนที่น้ำเค็มด้วยอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ส่งผลให้เกิดหลักการปฏิบัติการและกระบวนการปฏิกิริยาที่คล้ายกันอิทธิพลของสภาพแวดล้อมอัลคาไลน์ต่อกิจกรรมของโลหะอลูมิเนียมและการกัดกร่อนวิวัฒนาการของไฮโดรเจนสามารถนำไปสู่ความแตกต่างในผลิตภัณฑ์ที่เป็นของแข็งขั้นสุดท้ายและลักษณะของพวกเขา การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจปรับปรุงประสิทธิภาพการเกิดปฏิกิริยา แต่ยังแนะนำปัญหาการกัดกร่อนด้วยตนเอง

ข้อควรพิจารณาในการใช้โคมไฟน้ำเค็ม

1. ปฏิกิริยาทางเคมี:

เมื่อเติมน้ำเค็มแผ่นอลูมิเนียมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศเพื่อสร้างอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ สารประกอบนี้สะสมเมื่อเวลาผ่านไปและก่อตัวเป็นอนุภาคของแข็งที่สามารถรวมตัวกันเป็นมวลขนาดใหญ่ได้ในที่สุด

1. การบริโภคแผ่นอลูมิเนียม:

หากมีน้ำเค็มจำนวนมากแผ่นอลูมิเนียมทั้งหมดจะถูกบริโภค หากมีน้ำเค็มน้อยกว่าส่วนใหญ่จะใช้แผ่นด้านล่าง สิ่งนี้นำไปสู่ความหนาที่ไม่สม่ำเสมอระหว่างแผ่น

2. ผลกระทบของอนุภาคของแข็ง:

เมื่อปฏิกิริยาทางเคมีดำเนินต่อไปการสะสมของอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ภายในและการก่อตัวของอนุภาคของแข็งจะเพิ่มความดันบนแผ่นอลูมิเนียม

3. การตรวจสอบความสามารถในการไหล:

ขอแนะนำให้ตรวจสอบความสามารถในการไหลของอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ทุกวัน หากความสามารถในการไหลลดลงอย่างมีนัยสำคัญให้แทนที่ด้วยน้ำเค็มสด มิฉะนั้นอนุภาคที่แข็งตัวอาจทำความสะอาดได้ยาก

5. การรักษาหลังการใช้งาน:

หากไม่ได้ใช้ภายในสามชั่วโมงว่างเปล่าทันทีและล้างออก การตกแต่งภายในของ โคมน้ำเค็ม จากนั้นให้แห้งในพื้นที่ระบายอากาศในขณะที่เก็บไว้ในที่แห้งและแห้ง

6. ปรากฏการณ์ passivation:

หลังจากการใช้งานหลายครั้งน้ำเค็มที่เหลืออาจไม่ถูกล้างออกอย่างสมบูรณ์ซึ่งนำไปสู่การพาสซีฟบนพื้นผิวของแผ่นอลูมิเนียม เมื่อเติมน้ำเค็มใหม่ให้เปิดหลอดไฟก่อนเพื่อปล่อยมัน สิ่งนี้จะทำลายเลเยอร์ passivation บนแผ่นและคืนค่าการทำงานปกติ

7. คุณสมบัติที่ยืนยาวและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม:

โคมไฟน้ำเค็ม มีอายุการใช้งานอย่างน้อย 120 ชั่วโมงและสามารถเก็บไว้ได้นานถึง 20 ปีโดยไม่ต้องมีการบำรุงรักษาเพิ่มเติมในระหว่างการจัดเก็บ ในฐานะผลิตภัณฑ์ประเภทใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมพวกเขาเหมาะสำหรับใช้เป็นไฟฉุกเฉินเครื่องมือการสอนหรือการชาร์จอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในสถานที่ต่าง ๆ เช่นบ้านโรงแรมสถานการณ์การดับเพลิงการเดินทางตกปลาการผจญภัยปีนเขา