Den grunnleggende + – elektrolyttoppsettet. Moderne batterier og lignende. Hvordan fungerer de akkurat?
Kommentarer
- Spørsmålet ditt er ganske bredt. Kan du begrense det til en type batteri?
- Duracell eller energizer du velger, bare fortell meg hvilket i et svar
- Et beslektet spørsmål og svar her på Physics.SE.
Svar
Et alkalisk batteri (eller mer presis alkalisk mangancelle) består av en sinkanode, en $ \ gamma \! – \! \ ce {MnO2} $ katode og $ \ ce {KOH} $ (i limform) elektrolytt. Sink er den negative elektroden og $ \ ce {MnO2} $ den positive elektroden.
Under batteriutladning oksyderes sink ved anoden og oppløses i elektrolytten som hydroksozinkat. Når elektrolytten er mettet med sinkat, begynner sinkoksid å utfelle. Med fortsatt utslipp og avtagende $ \ ce {OH -} $ konsentrasjon, dannes sinkhydroksid, som sakte kan dehydrere til sinkoksid.
\ 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 {align}
Ved katoden reduseres $ \ ce {MnO2} $ i sin tur, først til $ \ ce {MnO (OH )} $. Når batteriet tømmes sakte, kan dette reduseres ytterligere til mangan (II) hydroksid.
\ begin {justert} \ ce {MnO2 + H2O + e- & – > ~ MnO (OH) + OH- \\ MnO (OH) + H2O + e- & – > ~ Mn (OH) 2 + OH- \\} \ end {align}
Den totale reaksjonen, når vi bare vurderer det første reduksjonstrinnet ved katoden, er:
$$ \ ce {Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2MnO (OH )} $$
Under utslipp oksideres sink irreversibelt og vann forbrukes. Som en konsekvens er batteriet «dødt» når elektrolytten er tørket ut og / eller alt sink er oppløst.
Svar
Kjemien til alkaliske batterier involverer oksidasjon av sink og reduksjon av mangandioksid. Beskrivelsen av en celle finner du her .