Suha celica je najpreprostejša oblika vira za proizvodnjo električne energije. Številne celice, ki združujejo celice, skupaj tvorijo baterijo. The svinčena kislina ali nikelj-kadmija baterija je napredna različica suhe celice. To celico je prvi izumil francoski inženir Georges Leclanche leta 1866. Njegov izum je bil po njegovem imenu poimenovan kot Leclanchejeva baterija. A takrat je bila zelo težka in jo je bilo mogoče zlahka zlomiti. Suha celica ima enako načelo in je napredna različica akumulatorja Leclanche in je različnih napetosti in velikosti. Trgovsko obliko cink-ogljikove celice, ki je spremenjena oblika baterije Leclanche, je leta 1881 izumil Carl Gassner iz Mainza. Proizvaja se v velikih količinah in se uporablja v številnih aplikacijah, kot so igrače, radijski sprejemniki, kalkulatorji itd.
Kaj je suha celica?
Suha celica je naprava, ki proizvaja elektriko na podlagi kemijskih reakcij. Ko sta elektrodi celice povezani po zaprti poti, celica prisili elektrone, da tečejo z enega konca na drugega. Pretok elektronov povzroči tok toka v zaprtem krogu.
Suhe celične plasti
S pomočjo kemičnih reakcij elektroni prehajajo z enega konca na drugega. Ko dve ali več celic, povezanih s pravilno polarnostjo, teče več elektronov zaradi velikega potenciala. Ta kombinacija se imenuje baterija. Od minimalne napetosti od 1,5 V do 100 V lahko z baterijo dobimo vrsto napetosti. Tudi izhodno enosmerno napetost akumulatorja je mogoče regulirati na različne ravni s pomočjo pretvornikov moči sekljalnik vezja.
Struktura celice
Struktura suhe celice cinka in ogljika je prikazana na sliki. Sestavljen je iz anodnega priključka kot cinka ali na splošno iz grafitne palice. Ogljik tvori katodni terminal. Opazimo lahko, da je bil v starejših različicah suhe celice cink uporabljen kot katoda, grafit pa kot anodni priključek. Izbira elementov v osnovi temelji na njihovi kemijski konfiguraciji najbolj oddaljene orbite elementov.
Suha celična struktura
Če ima v najbolj zunanji orbiti več elektronov s številom, lahko deluje kot darovalec in tako tvori katodo. Podobno lahko, če ima najbolj oddaljena orbita manj elektronov, zlahka sprejme in tako tvori anodo. Elektrolit, nameščen vmes, deluje kot katalizator kemijskih reakcij. Na splošno kot elektrolit uporabljamo železov amonijev klorid. Na prikazani sliki je uporabljeni elektrolit mešanica cinka in klorida. Prav tako se natrijev klorid uporablja tudi kot elektrolit. Mešanica manganovega dioksida in ogljika je obdana okoli anodne palice.
Celotna konfiguracija je nameščena v kovinski cevi. Izsušitev želeja preprečimo z uporabo smole na vrhu celice. Na dnu je nameščen karbonski podložk. Namen te podložke je preprečiti, da bi palica cinkove anode prišla v stik s posodo.
Temu pravimo tudi distančnik, kot je prikazano na diagramu. Cinkova pločevinka je za izolacijo obdana tudi s papirnato izolacijo. Za velike baterije se uporabljajo tudi drugi izolacijski materiali, kot je sljuda itd. Pozitivni terminal ell je oblikovan na vrhu. Negativni terminal celice je oblikovan na dnu.
Delovanje suhe celice
Suha celica v osnovi deluje na kemijske reakcije. Zaradi reakcij, ki potekajo med elektrolitom in elektrodami, elektroni prehajajo iz ene elektrode v drugo. Snovi, kot so kisline, se v vodi raztopijo in tvorijo ionizirane delce. Jonizirani delci so dveh vrst. Pozitivni ioni se imenujejo kationi, negativni ioni pa anioni. Kisline, ki se raztopijo v vodi, se imenujejo elektroliti.
V zgoraj omenjenem diagramu se cinkov klorid tvori kot elektrolit. Podobno se amonijev klorid žele oblikuje tudi kot elektrolit. Kovinske palice, potopljene v elektrolite, tvorijo elektrode. Glede na kemijske lastnosti kovinskih palic imamo pozitivno elektrodo kot anodo in negativno elektrodo kot katodo.
Elektrode na svojo stran privlačijo nasprotno nabite ione. Na primer, katoda privlači anione, anoda pa katione. V tem procesu elektroni prehajajo iz ene smeri v drugo, zato dobimo pretok nabojev. To se imenuje trenutno .
Kemijske reakcije
Reakcije, ki potekajo v celici, so prikazane spodaj. Najprej je reakcija oksidacije.
Pri tem se cinkova katoda oksidira do pozitivno nabitih cinkovih ionov in sprosti dva iona. Te elektrone zbira anoda. Nato pride reakcija redukcije.
Zmanjšana reakcija na anodi je prikazana zgoraj. Ta reakcija povzroči električni tok. Z magnezijevim oksidom sprošča oksidne ione. Ta reakcija nastane, ko se magnezij kombinira z elektrolitom.
Drugi dve reakciji predstavljata kislinsko-bazično reakcijo in reakcijo obarjanja, ki poteka v suhi celici. V kislo-bazični reakciji se NH kombinira z OH, da nastane NH3 skupaj z vodo. Rezultata sta NH3 in vodna baza.
Razlika med suho in mokro celico
Glavna razlika med suho celico in mokro celico je oblika elektrolita. Kot smo že omenili, je v suhi celici elektrolit, kot je amonijev klorid, po naravi suh. Takšne suhe celice so pogostejše in se uporabljajo v igračah, radiih itd. Toda v mokri celici je elektrolit v tekočem stanju.
Uporabljajo se tekoči elektroliti, kot je žveplova kislina, ki je nevarna jedka tekočina. Zaradi narave takšnih tekočin je mokra celica bolj eksplozivne narave in z njo je treba ravnati previdno. Najboljša prednost takšnih mokrih celic je, da jih je mogoče enostavno napolniti in uporabiti za številne aplikacije. Takšne baterije se pogosto uporabljajo v letalstvu, javnih službah, skladiščih energije in stolpih za mobilne telefone.
Funkcije suhih celic
Funkcija suhe celice temelji na kemijskih reakcijah med elektrodo in elektroliti. Ko so elektrode nameščene v elektrolite, privlači nasprotno nabite ione k sebi. To povzroči pretok nabojev in s tem nastane tok.
Prednosti
The prednosti suhe celice vključujejo naslednje.
- Suha celica ima številne prednosti, kot so
- Majhna je.
- Lahko je v različnih napetostnih stopnjah.
- Je priročen in ima številne aplikacije.
- Je edini vir enosmerne napetosti.
- Uporablja se lahko skupaj z močnimi elektronskimi vezji za uravnavanje izhodne napetosti
- Polnilna je.
Slabosti
The pomanjkljivosti suhe celice vključujejo naslednje.
- Z njim je treba ravnati previdno
- Eksplozivno je
- Baterije velikega razreda so zelo težke
Aplikacije
The uporabe suhe celice vključujejo naslednje.
- Igrače
- Letalstvo
- Mobilni telefon
- Radio
- Kalkulator
- Ure
- Slušni aparat
Zato smo videli delovanje, klasifikacijo in uporabo suhe celice . Zanimivo je omeniti, da baterija deluje le, če sta elektrodi fizično v stiku. Med obema elektrodama mora obstajati prevodni medij. Vprašanje je, ali lahko vodo uporabimo kot prevodni medij med elektrodama suhe celice? Kaj se bo v tem primeru zgodilo, če bomo to celico potopili v vodo?
