A
Tuzlu su bir alkalin elektrolit ile değiştirilirse, alüminyum hava pilinin enerji üretimi prensibi ve reaksiyon işlemi farklı olacaktır. Aşağıda ayrıntılı bir analiz:
Alüminyum hava pil, bir redoks reaksiyonu yoluyla bir potasyum hidroksit (KOH) alkalin elektrolit çözeltisi içindeki katot olarak havadan anot olarak alüminyum ve oksijen kullanarak elektrik üretir.
Ayrıntılı reaksiyon süreci:
1. Anot (alüminyum elektrot): Alüminyum, bir alkalin ortamında bir oksidasyon reaksiyonuna maruz kalır, elektronları kaybeder ve alüminat iyonları oluşturur. Potasyum hidroksit varlığı nedeniyle, üretilen alüminat, çözeltide öncelikle tetrahidroksoaluminat iyonları [al (oh) ₄] ⁻) şeklinde mevcuttur.
Al + 4oh⁻ → [al (oh) ₄] ⁻ + 3e−
2. Katot (hava elektrotu): Havadaki oksijen, katot yüzeyinde azalır, hidroksit iyonları (OH⁻) oluşturmak için su ile reaksiyona girer. Bu işlem tipik olarak aktif karbon veya diğer değerli olmayan metal katalizörler gibi aktivasyon enerjisini düşürmek için bir katalizör gerektirir.
O₂ + 2h₂o + 4e⁻ → 4oh⁻
3. Elektrolit (KOH çözeltisi): Potasyum hidroksit çözeltisi, alüminyumun oksidasyonunu ve oksijenin azaltılmasını destekleyen yüksek bir hidroksit iyon konsantrasyonu sağlar. Eşzamanlı olarak, pil içinde şarj dengesini koruyan iyonik bir iletken görevi görür.
4. Genel reaksiyon: Anot ve katot reaksiyonlarının birleştirilmesi genel reaksiyon denklemini verir. Yükleme ve atom sayısını dengelemek için genellikle 4 alüminyum atomuna dayanır:
4al + 3o₂ + 6h₂o + 4koh → 4k [al (oh) ₄]
Veya iyonik bir formda yazılmış:
4al + 3o₂ + 6h₂o + 4oh⁻ → 4 [al (oh) ₄] ⁻
5. Reaksiyon Ürünleri: Reaksiyonun ana ürünü, KOH çözeltisinde çözünen potasyum tetrahidroksoaluminat (k [al (oh) ₄]). Bazı durumlarda, çözelti aşırı doymuşsa, alüminyum hidroksit (Al (OH) ₃) çökelti oluşabilir.
Bir
dditional notlar:
Pasivasyon Filmi: Alüminyum yüzeyde kolayca bir oksit film oluşur ve reaksiyonu engelleyen bir oksit filmi oluşur. Bununla birlikte, yüksek konsantrasyon KOH çözeltilerinde, bu oksit filmi çözülür ve alüminyumun oksitlenmeye devam edebilmesini sağlar.
Hidrojen evrim reaksiyonu (ON): Alkalin koşulları altında alüminyum ayrıca, pilin verimliliğini azaltan bir yan reaksiyon olan bir hidrojen evrim reaksiyonuna tabi tutulabilir.
2al + 6h₂o + 2oh⁻ → 2 [al (oh) ₄] ⁻ + 3h₂
Hidrojen evrim reaksiyonunu bastırmak için, bazı alaşım elemanları veya inhibitörler genellikle eklenir.
Pratik Uygulamalar: Alüminyum hava pilleri çok yüksek teorik enerji yoğunluğuna sahiptir, ancak pratik uygulamalar elektrolit konsantrasyonu, sıcaklık ve akım yoğunluğu gibi çeşitli faktörlerden etkilenir.
Özet :
Pil, alüminyumun oksidasyonu ve oksijenin azaltılması yoluyla elektrik enerjisi üretir, nihai ürün esas olarak
k [al (oh) ₄] . elektrolit içinde çözünmüş potasyum tetrahidroksoaluminat
Elektrolit tozu potasyum hidroksit KOH) çözeltisinde, reaksiyon prensibi aşağıdaki gibidir:
Adım |
Denklem |
Açıklama |
|
Anot (Main) |
Al + 4oh⁻ → [al (oh) ₄] ⁻ + 3e⁻ |
Alüminyum oksidasyon |
|
Katot (Main) |
O₂ + 2h₂o + 4e⁻ → 4oh⁻ |
Oksijen azaltma |
|
AL3⁺ |
4al + 3o₂ + 6h₂o + 4oh⁻ → 4 [al (oh) ₄] ⁻ |
AL3⁺ |
|
Genel tepki |
4al + 3o₂ + 6h₂o + 4koh → 4k [al (oh) ₄]
veya
4al + 3o₂ + 6h₂o + 4koh → 4kalo₂ ⋅xh2o
|
Ana reaksiyonun son ürünleri suda çözünür 4K [al (OH) ₄] veya kalo₂ |
|
Anot yan reaksiyon |
2al + 6h₂o → 2al (OH) ₃ ↓ + 3h₂ ↑ |
Hidrojen evrimi |
|
10. Depolama, temizlik ve su versiyonu ve bakımı
2 saatten fazla kullanımı durdurmak
Lambayı 2 saatten fazla kullanmayacaksanız, elektrokimyasal reaksiyonu tamamen durdurmak için elektrolit veya tuzlu suyu dökün, bu gereksiz güç kaybını önlemeye yardımcı olur.
Akışlanabilirlik için günlük kontrol
Lambanın içindeki alüminyum hidroksiti izleyin, katı parçacıklar düzgün bir şekilde akmayı durdurur, eski çözeltiyi dökün ve taze elektrolit veya tuzlu su ile değiştirin, çok uzun kaldı, parçacıklar sertleşebilir, temizliği zorlaştırabilir.
Uzun süreli depolama
Lambayı saklamadan önce, elektrolit çözeltisini veya tuzlu suyu boşaltın, pil bölmesini ve elektrot plakalarını temizleyin ve kuru tutun. Bu, hasarı önler ve ileride kullanım için lambanızı iyi durumda tutar.
⚠ Uyarı:
Elektrolit akışkanlığını düzenli olarak kontrol edin ⚠
Kullanma
Alüminyum hava jeneratörü 8 saatten fazla: Jeneratörü 8 saatten fazla sürekli kullanmanız gerekiyorsa, iki seçenek vardır. İlk olarak, 8 saatlik işarete yaklaşırken, elektrot plakalarını hala tamamen battığından emin olmak için odalardaki sıvı seviyesini kontrol edin. Su seviyesi düşerse, gerektiğinde az miktarda su ekleyin. Su mevcut değilse ve jeneratörü kullanmaya devam etmeniz gerekiyorsa, ısıyı dağıtmak için üst dişli kapağı açın. Bu, aşırı ısınmayı önleyecek ve istikrarlı performans sağlayacaktır.
Tuzlu su akışkanlığını düzenli olarak kontrol edin ⚠
Tuzlu suyun akışkanlığı, bağlı cihazın güç tüketimine bağlı olarak her 4-6 saatte bir kontrol edilmelidir.
❌ Sıvı kalın veya daha az sıvı olursa, performansı etkileyebilir.
✅ Optimum çalışmayı sağlamak için, gerektiğinde hemen tatlı tuzlu su ile temizleyin ve değiştirin.
Devam Edecek Bölüm 3