Jak funguje jednoduchá alkalická baterie?

Alkalická baterie (nebo přesnější alkalický manganový článek) se skládá ze zinkové anody, katody $ \ gamma \! – \! \ ce {MnO2} $ a $ \ ce {KOH} $ (ve formě pasty) elektrolytu. Zinek je záporná elektroda a $ \ ce {MnO2} $ kladná elektroda.

Během vybíjení baterie je zinek na anodě oxidován a rozpouští se v elektrolytu jako hydroxozinát. Když je elektrolyt nasycen zinkátem, začne se srážet oxid zinečnatý. S pokračujícím vypouštěním a snižující se koncentrací $ \ ce {OH -} $ vzniká hydroxid zinečnatý, který se může pomalu dehydratovat na oxid zinečnatý.

\ begin {align}} ce {Zn + 4OH- & – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2e- \\ [Zn (OH) 4] ^ {2 -} & – > ~ ZnO + 2OH- + H2O \\ Zn + 2OH- & – > ~ Zn (OH) 2 + 2e- \\ Zn (OH) 2 & – > ~ ZnO + H2O \\} \ end {zarovnáno}

Na katodě je $ \ ce {MnO2} $ zase snížen, nejprve na $ \ ce {MnO (OH )} $. Pokud se baterie pomalu vybíjí, lze ji dále snížit na hydroxid manganatý.

\ begin {aligned} \ ce {MnO2 + H2O + e- & – > ~ MnO (OH) + OH- \\ MnO (OH) + H2O + e- & – > ~ Mn (OH) 2 + OH- \\} \ end {zarovnáno}

Celková reakce, když se vezme v úvahu pouze první redukční krok na katodě, je:

$$ \ ce {Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2MnO (OH )} $$

Během vypouštění se zinek nevratně oxiduje a voda se spotřebovává. V důsledku toho je baterie „vybitá“, když je elektrolyt vyschlý a / nebo se rozpustil veškerý zinek.

Zdroje: 1 , 2

Chemie alkalických baterií zahrnují oxidaci zinku a redukci oxidu manganičitého. Popis buňky najdete zde .