Suchý článok je najjednoduchšia forma zdroja na výrobu elektriny. Viaceré články kombinujú články dohromady a tvoria batériu. The olovnatá kyselina alebo nikel-kadmium batéria je pokročilá verzia suchej bunky. Prvýkrát túto bunku vynašiel francúzsky inžinier Georges Leclanche v roku 1866. Jeho vynález bol pomenovaný podľa jeho mena ako Leclancheova batéria. Ale v tom čase to bolo veľmi ťažké a dalo sa ľahko zlomiť. Rovnaký princíp má aj suchý článok, ktorý je pokrokovou verziou batérie Leclanche a dodáva sa v rôznych napätiach a veľkostiach. Komerčnú formu zinko-uhlíkového článku, ktorá je upravenou formou batérie Leclanche, vynašiel v roku 1881 Carl Gassner z Mainzu. Vyrába sa vo veľkom množstve a používa sa v mnohých aplikáciách, ako sú hračky, rádiá, kalkulačky atď.
Čo je to suchá bunka?
Suchý článok je zariadenie, ktoré vyrába elektrinu na základe chemických reakcií. Keď sú dve elektródy článku spojené uzavretou cestou, potom článok prinúti elektróny prúdiť z jedného konca na druhý. Tok elektrónov spôsobuje prúdenie prúdu v uzavretom okruhu.
Suché vrstvy buniek
Pomocou chemických reakcií elektróny prúdia z jedného konca na druhý. Keď sú dva alebo viac článkov prepojených so správnou polaritou, prúdi viac elektrónov kvôli vysokému potenciálu. Táto kombinácia sa nazýva batéria. Od minimálneho napätia od 1,5 V do 100 V možno na získanie rozsahu napätia použiť batériu. Dokonca aj výstupné jednosmerné napätie batérie je možné regulovať na rôzne úrovne pomocou výkonových elektronických prevodníkov sekáčik obvodov.
Štruktúra bunky
Štruktúra suchého článku zinok-uhlík je znázornená na obrázku. Skladá sa z anódovej koncovky ako zinok alebo všeobecne z grafitovej tyče. Uhlík tvorí katódovú svorku. Možno pozorovať, že v starších verziách suchých článkov sa zinok používal ako katóda a grafit sa používal ako anódový vývod. Výber prvkov je v zásade založený na chemickej konfigurácii najvzdialenejšej obežnej dráhy prvkov.
Štruktúra suchých buniek
Ak má na najvzdialenejšej obežnej dráhe viac počet elektrónov, môže pôsobiť ako darca, a teda tvorí katódu. Podobne, ak má najodľahlejšia obežná dráha menej elektrónov, môže ľahko prijať a teda vytvárať anódu. Elektrolyt umiestnený medzi nimi funguje ako katalyzátor chemických reakcií. Všeobecne používame ako elektrolyt želé z chloridu amónneho. Na zobrazenom obrázku je použitým elektrolytom zmes zinku a chloridu. Chlorid sodný sa tiež používa ako elektrolyt. Okolo anódovej tyče je obklopená zmes oxidu manganičitého a uhlíka.
Celá konfigurácia je umiestnená v kovovej trubici. Želé sa zabráni vyschnutiu pomocou smoly v hornej časti bunky. V spodnej časti je umiestnená uhlíková podložka. Účelom tejto podložky je zabrániť kontaktu zinkovej anódovej tyče s nádobou.
Toto sa nazýva aj rozpera, ako je to znázornené na diagrame. Zinková plechovka je tiež kvôli izolácii obklopená papierovou izoláciou. Pri veľkých batériách sa používajú aj iné izolačné materiály, napríklad sľuda atď. Kladný koniec ell je tvorený v hornej časti. Negatívny koniec bunky je tvorený na báze.
Práca so suchou bunkou
Suchá bunka zásadne funguje na chemických reakciách. V dôsledku reakcií, ktoré prebiehajú medzi elektrolytom a elektródami, elektróny prúdia z jednej elektródy na druhú. Látky, ako sú kyseliny, sa rozpúšťajú vo vode a vytvárajú ionizované častice. Ionizovaná častica je dvoch typov. Kladné ióny sa nazývajú katióny a záporné ióny sa nazývajú anióny. Kyseliny, ktoré sa rozpúšťajú vo vode, sa nazývajú elektrolyty.
Na vyššie uvedenom diagrame sa chlorid zinočnatý vytvára ako elektrolyt. Podobne želé z chloridu amónneho sa tiež vytvára ako elektrolyt. Kovové tyče ponorené do elektrolytov tvoria elektródy. Na základe chemických charakteristík kovových tyčí máme kladnú elektródu ako anódu a zápornú elektródu ako katódu.
Elektródy priťahujú opačne nabité ióny na svoju stranu. Napríklad katóda priťahuje anióny a anóda katióny. V tomto procese elektróny prúdia z jedného smeru do druhého, a preto získavame tok nábojov. Toto sa volá prúd .
Chemické reakcie
Reakcie prebiehajúce v bunke sú uvedené nižšie. Prvou je oxidačná reakcia.
Pritom sa zinková katóda oxiduje na kladne nabité ióny zinku, pričom sa uvoľňujú dva ióny. Tieto elektróny zhromažďuje anóda. Potom príde redukčná reakcia.
Redukčná reakcia na anóde je uvedená vyššie. Táto reakcia produkuje elektrický prúd. Uvoľňuje oxidové ióny s oxidom horečnatým. Táto reakcia sa vytvára, keď sa horčík kombinuje s elektrolytom.
Ďalšie dve reakcie predstavujú acidobázickú reakciu a precipitačnú reakciu prebiehajúcu v suchej bunke. Pri acidobázickej reakcii sa NH kombinuje s OH za vzniku NH3 spolu s vodou. Výsledkom sú NH3 a vodná báza.
Rozdiel medzi suchou a mokrou bunkou
Hlavným rozdielom medzi suchým a mokrým článkom je forma elektrolytu. Ako už bolo uvedené, v suchom článku je elektrolyt, ako je chlorid amónny, suchej povahy. Takéto suché články sú bežnejšie a používajú sa v hračkách, rádiách atď. Ale vo vlhkom článku je elektrolyt v tekutom stave.
Používajú sa kvapalné elektrolyty, ako je kyselina sírová, ktorá je nebezpečnou žieravou kvapalinou. Kvôli povahe takýchto kvapalín má mokrá komora výbušnejšiu povahu a je potrebné s ňou zaobchádzať opatrne. Najväčšou výhodou takýchto mokrých článkov je, že sa dajú ľahko nabiť a použiť na rôzne účely. Takéto batérie nachádzajú bežné použitie v letectve, komunálnych službách, skladovaní energie a vežiach mobilných telefónov.
Funkcie suchých buniek
Funkcia suchého článku je založená na chemických reakciách medzi elektródou a elektrolytmi. Keď sú elektródy umiestnené v elektrolytoch, priťahuje opačne nabité ióny k sebe. To spôsobuje tok nábojov, a preto sa vytvára prúd.
Výhody
The výhody suchej bunky zahrňte nasledujúce.
- Suchá bunka má množstvo výhod ako napr
- Má malú veľkosť.
- Môže mať rôzne úrovne napätia.
- Je praktický a má veľa aplikácií.
- Je to jediný zdroj jednosmerného napätia.
- Môže byť použitý spolu s výkonovými elektronickými obvodmi na reguláciu výstupného napätia
- Je nabíjateľný.
Nevýhody
The nevýhody suchej bunky zahrňte nasledujúce.
- Musí sa s ním narábať opatrne
- Je to výbušné
- Batérie veľkého rozsahu sú veľmi ťažké
Aplikácie
The aplikácie suchej bunky zahrňte nasledujúce.
- Hračky
- Letectvo
- Mobilné telefóny
- Rádio
- Kalkulačka
- Hodinky
- Sluchové pomôcky
Preto sme videli fungovanie, klasifikáciu a aplikácie suché bunky . Jedným zaujímavým bodom, ktorý treba poznamenať, je, že batéria funguje, iba keď sú elektródy navzájom fyzicky v kontakte. Medzi týmito dvoma elektródami musí byť vodivé médium. Otázkou je, či je možné vodu použiť ako vodivé médium medzi elektródami suchého článku. Čo sa v takom prípade stane, ak sa tento článok ponorí do vody?
