9. Механізм покоління Генератор алюмінієвого генератора, керована лужним розчином електроліту та його характерним виробництвом розчинного калію алюмінату '(алюмінієва пластина + порошок електроліту + вода = генератор).
Якщо солону воду замінюється лужним електролітом, принцип виробництва електроенергії та процес реакції акумулятора з алюмінієвим повітрям будуть відрізнятися. Нижче наведено детальний аналіз:
Акумулятор з алюмінієвим повітрям виробляє електроенергію, використовуючи алюміній як анод та кисень від повітря як катод у розчині лужного електроліту калію (КОГ) через окислювально-відновлювальну реакцію.
Детальний процес реакції:
1. Анод (алюмінієвий електрод): алюміній зазнає реакції окислення в лужному середовищі, втрачаючи електрони та утворюючи іони алюмінації. Через наявність гідроксиду калію генерована алюмінація в першу чергу існує у вигляді іонів тетрагідроксоалумінату [Al (OH) ₄] ⁻) у розчині.
Al + 4OH⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3e−
2. Катод (повітряний електрод): кисень від повітря зменшується на поверхні катода, реагуючи з водою, утворюючи іони гідроксиду (OH⁻). Цей процес, як правило, вимагає каталізатора для зниження енергії активації, наприклад активованого вуглецю або інших каталізаторів, що не є корисними.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Електроліт (розчин KOH): розчин гідроксиду калію забезпечує високу концентрацію іонів гідроксиду, сприяючи окисленню алюмінію та відновлення кисню. Одночасно він виступає як іонний провідник, підтримуючи баланс заряду в акумуляторі.
4. Загальна реакція: поєднання анодних та катодних реакцій дає загальне рівняння реакції. Щоб збалансувати заряди та кількість атомів, зазвичай базується на 4 атомних атомів:
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
Або написано в іонній формі:
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄ ⁻ ⁻
5. Реакційні продукти: Основним продуктом реакції є калієвий тетрагідроксоалумінат (K [Al (OH) ₄]), який розчиняється в розчині KOH. У деяких випадках, якщо розчин перенасичений, може утворюватися осад алюмінієвого гідроксиду (Al (OH) ₃).
Додненні
примітки:
Пасиваційна плівка: У неалкаліновій або слабо-лужній середовищі оксидна плівка легко утворюється на поверхні алюмінію, що перешкоджає реакції. Однак у висококонцентраційних розчинах KOH ця оксидна плівка розчиняється, гарантуючи, що алюміній міг продовжувати окислюватись.
Реакція еволюції водню (її): У лугових умовах алюміній також може зазнати реакції еволюції водню, яка є побічною реакцією, яка знижує ефективність акумулятора.
2al + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [Al (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Для придушення реакції еволюції водню зазвичай додаються деякі леговані елементи або інгібітори.
Практичні програми: Алюмінієві повітряні батареї мають дуже високу теоретичну щільність енергії, але на практичні застосування впливають різні фактори, такі як концентрація електроліту, температури та щільності струму.
Підсумок:
Акумулятор генерує електричну енергію за допомогою окислення алюмінію та відновлення кисню, при цьому кінцевий продукт в першу чергу є калію тетрагідроксоалумінат
K [Al (OH) ₄ ₄], розчиненого в електроліті.
У розчині електролітового порошку калію гідроксиду KOH) принцип реакції такий:
Крок |
Рівняння |
Пояснення |
|
Анод (головне) |
Al + 4OH⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3E⁻ |
Окислення алюмінію |
|
Катод (головне) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Зниження кисню |
|
Al3⁺Precipitation |
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [Al (OH) ₄ ⁻ ⁻ |
Al3⁺Precipitation |
|
Загальна реакція |
4al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [Al (OH) ₄]
або
4Al + 3o₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KALO₂ ⋅xh2o
|
Кінцевими продуктами основної реакції є водорозчинні 4K [Al (OH) ₄] або Kalo₂ |
|
Анодна сторона реакція |
2Al + 6H₂O → 2Al (OH) ₃ ↓ + 3H₂ ↑ |
Еволюція водню |
|
10. Зберігання, очищення та вода версія та обслуговування
Зупиняючи використання більше 2 годин
Якщо ви не будете використовувати лампу більше 2 годин, вилийте електроліт або морську воду, щоб повністю зупинити електрохімічну реакцію, це допомагає запобігти непотрібній втрати потужності.
Щоденна перевірка наявність
Контролюйте гідроксид алюмінію всередині лампи, LF тверді частинки перестають плавно тече, вилийте старий розчин і замініть його свіжим електролітом або морською водою, LF залишається занадто довгим, частинки можуть затвердіти, що ускладнює очищення.
Довгострокове зберігання
Перш ніж зберігати лампу, спорожніть розчин електроліту або солоної води, очистіть відсік акумулятора та електроди та зберігайте їх сухими. Це запобігає пошкодженню і підтримує вашу лампу в хорошому стані для подальшого використання.
⚠ Попередження:
Регулярно перевіряйте плинність електроліту ⚠
За допомогою
Алюмінієвий генератор більше 8 годин: Якщо вам потрібно постійно використовувати генератор більше 8 годин, є два варіанти. По-перше, коли ви наближаєтесь до 8-годинної позначки, перевіряйте рівень рідини в камерах, щоб переконатися, що він все ще повністю занурює пластини електродів. Якщо рівень води знизився, додайте невелику кількість води за потребою. Якщо вода недоступна, і вам потрібно продовжувати використовувати генератор, відкрийте верхню різьбову кришку, щоб допомогти розсіювати тепло. Це запобігає перегріву та забезпечить стабільну продуктивність.
Регулярно перевіряйте плинність морської води ⚠
Плинність солоної води слід перевіряти кожні 4-6 годин, залежно від споживання електроенергії підключеного пристрою.
❌ Якщо рідина стає товстою або менш рідиною, вона може впливати на продуктивність.
✅ Щоб забезпечити оптимальну роботу, очистіть і негайно замініть його на прісну солону воду.
Продовжувати частину 3