MỘT
9. Cơ chế thế hệ của Đèn năng lượng máy phát điện nhôm-không khí được điều khiển bởi dung dịch điện phân kiềm và sản xuất đặc trưng của nó của kali hòa tan aluminate '(tấm nhôm + bột điện phân + nước = máy phát điện).
Nếu nước mặn được thay thế bằng chất điện phân kiềm, nguyên tắc phát điện và quá trình phản ứng của pin nhôm-không khí sẽ khác nhau. Dưới đây là một phân tích chi tiết:
Pin nhôm-Air tạo ra điện bằng cách sử dụng nhôm làm cực dương và oxy từ không khí làm cực âm trong dung dịch điện phân kiềm kali hydroxit (KOH) thông qua phản ứng oxi hóa khử.
Quá trình phản ứng chi tiết:
1. Anode (điện cực nhôm): Nhôm trải qua phản ứng oxy hóa trong môi trường kiềm, mất các electron và hình thành các ion aluminate. Do sự hiện diện của kali hydroxit, aluminate được tạo ra chủ yếu tồn tại dưới dạng các ion tetrahydroxoaluminate [Al (OH) ₄]) trong dung dịch.
Al + 4oh⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3e−
2. Cathode (điện cực không khí): oxy từ không khí bị giảm trên bề mặt catốt, phản ứng với nước để tạo thành các ion hydroxit (OH⁻). Quá trình này thường đòi hỏi một chất xúc tác để giảm năng lượng kích hoạt, chẳng hạn như carbon được kích hoạt hoặc các chất xúc tác kim loại không quý khác.
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻
3. Điện phân (dung dịch KOH): Dung dịch kali hydroxit cung cấp nồng độ cao của các ion hydroxit, thúc đẩy quá trình oxy hóa nhôm và giảm oxy. Đồng thời, nó hoạt động như một dây dẫn ion, duy trì số dư sạc trong pin.
4. Phản ứng tổng thể: Kết hợp các phản ứng cực dương và cực âm cho phương trình phản ứng tổng thể. Để cân bằng các khoản phí và số lượng nguyên tử, nó thường dựa trên 4 nguyên tử nhôm:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH)]]
Hoặc được viết ở dạng ion:
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [AL (OH) ₄] ⁻
5. Sản phẩm phản ứng: Sản phẩm chính của phản ứng là kali tetrahydroxoaluminate (K [al (OH)]), hòa tan trong dung dịch KOH. Trong một số trường hợp, nếu dung dịch quá bão hòa, kết tủa nhôm hydroxit (Al (OH)) có thể hình thành.
Một
ghi chú Dditional:
Phim thụ động: Trong môi trường không kiềm hoặc kiềm yếu, một màng oxit dễ dàng hình thành trên bề mặt nhôm, cản trở phản ứng. Tuy nhiên, trong các dung dịch KOH nồng độ cao, màng oxit này được hòa tan, đảm bảo rằng nhôm có thể tiếp tục oxy hóa.
Phản ứng tiến hóa hydro (HER): Trong điều kiện kiềm, nhôm cũng có thể trải qua phản ứng tiến hóa hydro, đó là một phản ứng phụ làm giảm hiệu quả của pin.
2AL + 6H₂O + 2OH⁻ → 2 [AL (OH) ₄] ⁻ + 3H₂
Để ngăn chặn phản ứng tiến hóa hydro, một số yếu tố hợp kim hoặc chất ức chế thường được thêm vào.
Các ứng dụng thực tế: Pin bằng nhôm có mật độ năng lượng lý thuyết rất cao, nhưng các ứng dụng thực tế bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác nhau, chẳng hạn như nồng độ của chất điện phân, nhiệt độ và mật độ hiện tại.
Tóm tắt :
Pin tạo ra năng lượng điện thông qua quá trình oxy hóa nhôm và giảm oxy, với sản phẩm cuối cùng chủ yếu là kali tetrahydroxoaluminate
k [al (OH) ₄] hòa tan trong chất điện phân.
Trong dung dịch chất điện phân kali hydroxit koh), nguyên tắc phản ứng như sau:
Bước chân |
Phương trình |
Giải thích |
|
Anode (chính) |
Al + 4oh⁻ → [Al (OH) ₄] ⁻ + 3E⁻ |
Quá trình oxy hóa nhôm |
|
Catốt (chính) |
O₂ + 2H₂O + 4E⁻ → 4OH⁻ |
Giảm oxy |
|
Al3⁺precipitation |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4OH⁻ → 4 [AL (OH) ₄] ⁻ |
Al3⁺precipitation |
|
Phản ứng tổng thể |
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4K [AL (OH)]]
hoặc
4AL + 3O₂ + 6H₂O + 4KOH → 4KALO₂ ⋅XH2O
|
Sản phẩm cuối cùng của phản ứng chính là 4K tan trong nước [AL (OH) ₄] hoặc Kalo₂ |
|
Phản ứng bên anode |
2AL + 6H₂O → 2AL (OH) ₃ + 3H₂ |
Sự tiến hóa hydro |
|
10.
Dừng sử dụng trong hơn 2 giờ
Nếu bạn sẽ không sử dụng đèn trong hơn 2 giờ, hãy đổ chất điện phân hoặc nước mặn để ngăn chặn hoàn toàn phản ứng điện hóa, điều này giúp ngăn ngừa mất điện không cần thiết.
Kiểm tra hàng ngày cho khả năng lưu chuyển
Theo dõi nhôm hydroxit bên trong đèn, LF các hạt rắn ngừng chảy trơn tru, đổ dung dịch cũ và thay thế nó bằng chất điện phân tươi hoặc nước mặn, LF còn lại quá lâu, các hạt có thể cứng lại, làm cho việc làm sạch trở nên khó khăn.
Lưu trữ dài hạn
Trước khi lưu trữ đèn, làm trống dung dịch điện phân hoặc nước mặn, làm sạch các khoang pin và các tấm điện cực, và giữ cho chúng khô. Điều này ngăn ngừa thiệt hại và giữ cho đèn của bạn trong tình trạng tốt để sử dụng trong tương lai.
⚠ Cảnh báo:
Kiểm tra tính trôi chảy của điện phân thường xuyên ⚠
Sử dụng
Trình tạo không khí nhôm trong hơn 8 giờ: Nếu bạn cần sử dụng máy phát liên tục trong hơn 8 giờ, có hai tùy chọn. Đầu tiên, khi bạn đến gần mốc 8 giờ, hãy kiểm tra mức chất lỏng trong các buồng để đảm bảo nó vẫn làm ngập hoàn toàn các tấm điện cực. Nếu mực nước đã giảm, thêm một lượng nhỏ nước khi cần thiết. Nếu nước không có sẵn và bạn cần tiếp tục sử dụng máy phát điện, hãy mở nắp có ren trên cùng để giúp tiêu tan nhiệt. Điều này sẽ ngăn ngừa quá nhiệt và đảm bảo hiệu suất ổn định.
Kiểm tra tính lưu động của nước mặn thường xuyên ⚠
Tính lưu động của nước mặn nên được kiểm tra cứ sau 4-6 giờ, tùy thuộc vào mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị được kết nối.
Nếu chất lỏng trở nên dày hoặc ít chất lỏng, nó có thể ảnh hưởng đến hiệu suất.
Để đảm bảo hoạt động tối ưu, làm sạch và thay thế nó bằng nước mặn tươi ngay lập tức nếu cần.
Được tiếp tục phần 3