Đèn nước muối bằng nhôm-không khí: Nguyên tắc làm việc và biện pháp phòng ngừa để sử dụng

Nguyên tắc hoạt động

Pin nhôm-không khí Đèn nước mặn tạo ra điện thông qua phản ứng điện hóa giữa nhôm và oxy trong nước mặn (chất điện phân). Khi cực dương nhôm tiếp xúc với cực âm, nó trải qua quá trình oxy hóa, giải phóng các electron và hình thành các ion nhôm. Các phản ứng hóa học liên quan như sau:

Trong phản ứng này, nhôm (AL) phản ứng với oxy (O₂) và nước (H₂O) để tạo ra nhôm hydroxit (AL (OH)), kết tủa như một chất rắn flocculent. Theo thời gian, các hạt rắn này có thể tổng hợp để tạo thành các cấu trúc tinh thể lớn hơn. Trong điều kiện thích hợp, nhôm hydroxit có thể khử nước hơn nữa để trở thành oxit nhôm (Al₂O₃), dẫn đến một chất rắn cứng tương tự như bê tông. Đặc tính này cho phép kết quả rắn chống chịu áp lực đáng kể và các lực bên ngoài.

Tác động của việc sử dụng chất điện giải kiềm

Nếu nước mặn được thay thế bằng chất điện phân kiềm (như natri hydroxit, NaOH hoặc kali hydroxit, KOH), các nguyên tắc hoạt động và quá trình phản ứng sẽ khác nhau. Trong môi trường kiềm, phản ứng giữa nhôm và oxy vẫn là phản ứng điện hóa chính. Tuy nhiên, do môi trường kiềm làm giảm lớp thụ động trên nhôm, hoạt động điện hóa của nó được tăng cường. Các phản ứng trong chất điện phân kiềm có thể được biểu diễn như sau:

Trong trường hợp này, nhôm phản ứng với các ion hydroxit (OH⁻) và oxy để tạo ra các ion nhôm hydroxit.

Hiện tượng tiến hóa hydro

Trong môi trường kiềm mạnh mẽ, nhôm có thể trải qua sự ăn mòn tiến hóa hydro, giải phóng khí hydro. Các phản ứng hóa học như sau:

Tác động của việc sử dụng chất điện giải kiềm

Nếu nước mặn được thay thế bằng chất điện phân kiềm (như natri hydroxit, NaOH hoặc kali hydroxit, KOH), các nguyên tắc hoạt động và quá trình phản ứng sẽ khác nhau. Trong môi trường kiềm, phản ứng giữa nhôm và oxy vẫn là phản ứng điện hóa chính. Tuy nhiên, do môi trường kiềm làm giảm lớp thụ động trên nhôm, hoạt động điện hóa của nó được tăng cường. Các phản ứng trong chất điện phân kiềm có thể được biểu diễn như sau:

Những phản ứng này minh họa quá trình tiến hóa hydro trong môi trường kiềm mạnh mẽ, có thể dẫn đến giảm hiệu suất pin.

Sự hình thành vững chắc và làm cứng

Trong môi trường kiềm, nồng độ của các ion hydroxit nhôm có thể trở nên đủ cao để chúng kết tủa và tạo thành các hạt rắn. Theo thời gian, các hạt này có thể tổng hợp thành các tinh thể lớn hơn. Các nguyên nhân của sự hóa rắn bao gồm:

1. Kết tủa và tập hợp:

Các kết tủa nhôm hydroxit được tạo ra trong chất điện phân và dần dần tạo thành các hạt lớn hơn.

2. Chuyển đổi mất nước:

Trong một số điều kiện nhất định, nhôm hydroxit có thể khử nước và chuyển đổi thành oxit nhôm cứng hơn (Al₂O₃), dẫn đến một chất rắn rất cứng.

3. Tác động môi trường:

Môi trường kiềm có thể dẫn đến các cấu trúc dày đặc hơn trong vật liệu rắn kết quả, tăng cường độ cứng của nó.

Bản tóm tắt

Do đó, trong khi thay thế nước mặn bằng chất điện phân kiềm dẫn đến các nguyên tắc hoạt động và quá trình phản ứng tương tự, ảnh hưởng của môi trường kiềm đối với hoạt động của kim loại nhôm và sự ăn mòn tiến hóa hydro có thể dẫn đến sự khác biệt trong các sản phẩm rắn cuối cùng và đặc tính của chúng. Những thay đổi này có thể cải thiện hiệu quả phản ứng nhưng cũng giới thiệu các vấn đề tự ăn mòn.

Cân nhắc sử dụng đèn nước mặn

1. Phản ứng hóa học:

Khi nước mặn được thêm vào, tấm nhôm phản ứng với oxy trong không khí để tạo ra nhôm hydroxit. Hợp chất này tích lũy theo thời gian và tạo thành các hạt rắn cuối cùng có thể kết hợp thành các khối lớn hơn.

1. Tiêu thụ các tấm nhôm:

Nếu có một lượng lớn nước mặn, tất cả các tấm nhôm sẽ được tiêu thụ; Nếu có ít nước mặn hơn, chủ yếu các tấm thấp hơn sẽ được tiêu thụ. Điều này dẫn đến độ dày không đều giữa các tấm.

2. Tác động của các hạt rắn:

Khi các phản ứng hóa học tiếp tục, sự tích tụ của nhôm hydroxit bên trong và sự hình thành các hạt rắn sẽ làm tăng áp lực lên các tấm nhôm.

3. Kiểm tra khả năng lưu chuyển:

Nên kiểm tra khả năng lưu lượng của nhôm hydroxit được tạo ra mỗi ngày. Nếu khả năng chảy giảm đáng kể, thay thế nó bằng nước mặn tươi; Nếu không, các hạt cứng có thể trở nên khó khăn để làm sạch.

5. Điều trị sau sử dụng:

Nếu không được sử dụng trong vòng ba giờ, ngay lập tức trống rỗng và rửa sạch đèn nước mặn , sau đó lau khô trong khu vực thông gió trong khi lưu trữ nó ở nơi khô ráo, mát mẻ.Nội thất của

6. Hiện tượng thụ động:

Sau nhiều lần sử dụng, nước mặn còn lại có thể không được rửa hoàn toàn, dẫn đến thụ động trên bề mặt của các tấm nhôm. Khi nước mặn mới được thêm vào, bật đèn trước để xả nó; Điều này sẽ phá vỡ lớp thụ động trên các tấm và khôi phục hoạt động bình thường.

7. Tuổi thọ và các tính năng thân thiện với môi trường:

Đèn nước mặn có tuổi thọ ít nhất 120 giờ và có thể được lưu trữ trong tối đa 20 năm mà không cần bảo trì bổ sung trong quá trình lưu trữ. Là một loại sản phẩm thân thiện với môi trường mới, chúng phù hợp để sử dụng làm ánh sáng khẩn cấp, các công cụ giảng dạy hoặc sạc thiết bị điện tử trong các môi trường khác nhau như nhà, khách sạn, kịch bản chữa cháy, các chuyến đi câu cá, phiêu lưu đi bộ đường dài, du ngoạn cắm trại, v.v.