อัน
9. กลไกการสร้างของ โคมไฟอลูมิเนียม-แอร์โคมไฟ ที่ขับเคลื่อนด้วยสารละลายอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์และการผลิตลักษณะของโพแทสเซียมที่ละลายน้ำได้ '(แผ่นอลูมิเนียม + อิเล็กโทรไลต์ผง + น้ำ = เครื่องกำเนิดไฟฟ้า)
หากน้ำเค็มถูกแทนที่ด้วยอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์หลักการผลิตพลังงานและกระบวนการปฏิกิริยาของแบตเตอรี่อลูมิเนียมอากาศจะแตกต่างกัน ด้านล่างคือการวิเคราะห์โดยละเอียด:
แบตเตอรี่อลูมิเนียมอากาศสร้างกระแสไฟฟ้าโดยใช้อลูมิเนียมเป็นขั้วบวกและออกซิเจนจากอากาศเป็นแคโทดในโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (KOH) สารละลายอิเล็กโทรไลต์อัลคาไลน์ผ่านปฏิกิริยารีดอกซ์
กระบวนการปฏิกิริยาโดยละเอียด:
1. ขั้วบวก (อิเล็กโทรดอลูมิเนียม): อลูมิเนียมผ่านปฏิกิริยาออกซิเดชันในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างสูญเสียอิเล็กตรอนและสร้างไอออนอะลูมิเนต เนื่องจากการปรากฏตัวของโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์อะลูมิเนียมที่สร้างขึ้นส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปแบบของไอออน tetrahydroxoaluminate [al (OH) ₄] ⁻) ในการแก้ปัญหา
Al + 4oh⁻→ [Al (OH) ₄] ⁻ + 3E−
2. แคโทด (อิเล็กโทรดอากาศ): ออกซิเจนจากอากาศจะลดลงบนพื้นผิวแคโทดทำปฏิกิริยากับน้ำเพื่อสร้างไอออนไฮดรอกไซด์ (OH⁻) โดยทั่วไปแล้วกระบวนการนี้ต้องการตัวเร่งปฏิกิริยาเพื่อลดพลังงานการเปิดใช้งานเช่นคาร์บอนที่เปิดใช้งานหรือตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะที่ไม่มีค่าอื่น ๆ
o₂ + 2h₂o + 4e⁻→4oh⁻
3. อิเล็กโทรไลต์ (สารละลาย KOH): สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ให้ความเข้มข้นสูงของไอออนไฮดรอกไซด์ส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันของอลูมิเนียมและการลดลงของออกซิเจน ในขณะเดียวกันก็ทำหน้าที่เป็นตัวนำไอออนิกรักษาสมดุลประจุภายในแบตเตอรี่
4. ปฏิกิริยาโดยรวม: การรวมปฏิกิริยาขั้วบวกและแคโทดให้สมการปฏิกิริยาโดยรวม เพื่อปรับสมดุลค่าใช้จ่ายและจำนวนอะตอมมักจะขึ้นอยู่กับอะตอมอะลูมิเนียม 4 อะตอม:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
หรือเขียนในรูปแบบไอออนิก:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻→ 4 [Al (OH) ₄] ⁻
5. ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา: ผลิตภัณฑ์หลักของปฏิกิริยาคือโพแทสเซียม tetrahydroxoaluminate (k [al (OH) ₄]) ซึ่งละลายในสารละลาย KOH ในบางกรณีหากการแก้ปัญหามีความเข้มข้นมากเกินไปอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ (AL (OH) ₃) อาจเกิดการตกตะกอน
หมายเหตุ dditional
:
ฟิล์ม Passivation: ในสภาพแวดล้อมที่ไม่ใช่อัลคาไลน์หรือด่างอ่อน ๆ ฟิล์มออกไซด์จะเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายบนพื้นผิวอลูมิเนียมขัดขวางปฏิกิริยา อย่างไรก็ตามในสารละลาย KOH ที่มีความเข้มข้นสูงฟิล์มออกไซด์นี้จะละลายเพื่อให้มั่นใจว่าอลูมิเนียมสามารถออกซิไดซ์ต่อไปได้
ปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจน (เธอ): ภายใต้สภาวะอัลคาไลน์อลูมิเนียมอาจได้รับปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนซึ่งเป็นปฏิกิริยาข้างเคียงที่ช่วยลดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่
2AL + 6H₂O + 2OH⁻→ 2 [Al (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
เพื่อยับยั้งปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนองค์ประกอบการผสมหรือสารยับยั้งมักจะถูกเพิ่มเข้ามา
การใช้งานจริง: แบตเตอรี่อลูมิเนียม-อากาศมีความหนาแน่นของพลังงานเชิงทฤษฎีสูงมาก แต่การใช้งานจริงได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่าง ๆ เช่นความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์อุณหภูมิและความหนาแน่นกระแส
สรุป:
แบตเตอรี่สร้างพลังงานไฟฟ้าผ่านการเกิดออกซิเดชันของอลูมิเนียมและการลดลงของออกซิเจนโดยผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายส่วนใหญ่คือโพแทสเซียม tetrahydroxoaluminate
k [al (OH) ₄] ละลายในอิเล็กโทรไลต์
ในสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์อิเล็กโทรไลต์: หลักการปฏิกิริยามีดังนี้:
ขั้นตอน |
สมการ |
คำอธิบาย |
|
ขั้วบวก (หลัก) |
Al + 4oh⁻→ [Al (OH) ₄] ⁻ + 3E⁻ |
การเกิดออกซิเดชันอลูมิเนียม |
|
แคโทด (หลัก) |
o₂ + 2h₂o + 4e⁻→4oh⁻ |
การลดออกซิเจน |
|
อัล3⁺precipitation |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻→ 4 [Al (OH) ₄] ⁻ |
อัล3⁺precipitation |
|
ปฏิกิริยาโดยรวม |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
หรือ
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH →4KALO₂XH2O
|
ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของปฏิกิริยาหลัก ได้แก่ น้ำที่ละลายน้ำได้ 4K [Al (OH) ₄] หรือKalo₂ |
|
ปฏิกิริยาข้างเคียงขั้วบวก |
2AL + 6H₂O→ 2AL (OH) ₃ + 3H₂↑ |
วิวัฒนาการของไฮโดรเจน |
|
10. การจัดเก็บเวอร์ชันทำความสะอาดและน้ำและการบำรุงรักษา
หยุดใช้นานกว่า 2 ชั่วโมง
หากคุณจะไม่ใช้หลอดไฟนานกว่า 2 ชั่วโมงให้เทอิเล็กโทรไลต์หรือน้ำเค็มเพื่อหยุดปฏิกิริยาทางเคมีไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์สิ่งนี้จะช่วยป้องกันการสูญเสียพลังงานที่ไม่จำเป็น
ตรวจสอบความสามารถในการไหลได้ทุกวัน
ตรวจสอบอลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ภายในหลอดไฟ LF อนุภาคที่เป็นของแข็งหยุดไหลอย่างราบรื่นเทสารละลายเก่าออกมาและแทนที่ด้วยอิเล็กโทรไลต์สดหรือน้ำเค็ม, LF ยาวเกินไปอนุภาคอาจแข็งตัวทำให้ทำความสะอาดยาก
ที่เก็บระยะยาว
ก่อนที่จะเก็บหลอดไฟให้ล้างสารละลายอิเล็กโทรไลต์หรือน้ำเค็มทำความสะอาดช่องใส่แบตเตอรี่และแผ่นอิเล็กโทรดและทำให้แห้ง สิ่งนี้จะช่วยป้องกันความเสียหายและทำให้หลอดไฟของคุณอยู่ในสภาพดีสำหรับการใช้งานในอนาคต
⚠คำเตือน:
ตรวจสอบการไหลของอิเล็กโทรไลต์เป็นประจำ⚠
ใช้
เครื่องกำเนิดอลูมิเนียม-แอร์ นานกว่า 8 ชั่วโมง: หากคุณต้องการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องนานกว่า 8 ชั่วโมงมีสองตัวเลือก ก่อนอื่นเมื่อคุณเข้าใกล้เครื่องหมาย 8 ชั่วโมงให้ตรวจสอบระดับของเหลวในห้องเพื่อให้แน่ใจว่ายังคงจมลงในแผ่นอิเล็กโทรดอย่างเต็มที่ หากระดับน้ำลดลงให้เติมน้ำในปริมาณเล็กน้อยตามต้องการ หากไม่มีน้ำและคุณต้องใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าต่อไปให้เปิดฝาเกลียวด้านบนเพื่อช่วยกระจายความร้อน สิ่งนี้จะช่วยป้องกันความร้อนสูงเกินไปและมั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพที่มั่นคง
ตรวจสอบการไหลของน้ำเค็มเป็นประจำ⚠
ควรตรวจสอบความลื่นไหลของน้ำเค็มทุก 4-6 ชั่วโมงขึ้นอยู่กับการใช้พลังงานของอุปกรณ์ที่เชื่อมต่อ
❌หากของเหลวหนาหรือของเหลวน้อยลงมันอาจส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพ
✅เพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่ดีที่สุดทำความสะอาดและแทนที่ด้วยน้ำเค็มสดทันทีหากจำเป็น
จะดำเนินการต่อตอนที่ 3