Den grundlæggende + – elektrolytopsætning. Moderne batterier og lignende. Hvordan fungerer de nøjagtigt?
Kommentarer
- Dit spørgsmål er ret bredt. Kan du indsnævre det til en type batteri?
- Duracell eller energizer, du vælger, skal du bare fortælle mig, hvilket i et svar
- Et relateret spørgsmål og svar her på Physics.SE.
Svar
Et alkalisk batteri (eller mere præcis alkalisk mangancelle) består af en zinkanode, en $ \ gamma \! – \! \ ce {MnO2} $ katode og $ \ ce {KOH} $ (i pastaform) elektrolyt. Zink er den negative elektrode og $ \ ce {MnO2} $ den positive elektrode.
Under batteriafladning oxideres zink ved anoden og opløses i elektrolytten som hydroxozinkat. Når elektrolytten er mættet med zinkat, begynder zinkoxid at udfældes. Med fortsat udledning og faldende $ \ ce {OH -} $ koncentration dannes zinkhydroxid, som langsomt kan dehydrere til zinkoxid.
\ 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 {justeret}
Ved katoden reduceres $ \ ce {MnO2} $ igen, først til $ \ ce {MnO (OH )} $. Når batteriet aflades langsomt, kan dette reduceres yderligere til mangan (II) hydroxid.
\ begin {align} \ ce {MnO2 + H2O + e- & – > ~ MnO (OH) + OH- \\ MnO (OH) + H2O + e- & – > ~ Mn (OH) 2 + OH- \\} \ end {justeret}
Den samlede reaktion, når man kun overvejer det første reduktionstrin ved katoden, er:
$$ \ ce {Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2MnO (OH )} $$
Under udledning oxideres zink irreversibelt, og der forbruges vand. Som en konsekvens er batteriet “dødt”, når elektrolytten tørres ud og / eller alt zink er opløst.
Svar
Kemien i alkaliske batterier involverer oxidation af zink og reduktion af mangandioxid. Beskrivelsen af en celle kan findes her .