Grundläggande + – elektrolytuppsättning. Moderna batterier och liknande. Hur fungerar de exakt?
Kommentarer
- Din fråga är ganska bred. Kan du begränsa det till en typ av batteri?
- Duracell eller energizer du väljer bara säg mig vilket i ett svar
- En relaterad fråga och svar här på Physics.SE.
Svar
Ett alkaliskt batteri (eller mer exakt alkalisk mangancell) består av en zinkanod, en $ \ gamma \! – \! \ ce {MnO2} $ katod och $ \ ce {KOH} $ (i pastaform) elektrolyt. Zink är den negativa elektroden och $ \ ce {MnO2} $ den positiva elektroden.
Under batteriets urladdning oxideras zink vid anoden och löses upp i elektrolyten som hydroxozinkat. När elektrolyten är mättad med zinkat börjar zinkoxid att utfällas. Med fortsatt urladdning och minskande koncentration av $ \ ce {OH -} $ bildas zinkhydroxid, som långsamt kan dehydrera till 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 \\} \ slut {justerad}
Vid katoden reduceras $ \ ce {MnO2} $ i sin tur, först till $ \ ce {MnO (OH )} $. När batteriet laddas ur långsamt kan detta reduceras ytterligare till mangan (II) hydroxid.
\ begin {align} \ ce {MnO2 + H2O + e- & – > ~ MnO (OH) + OH- \\ MnO (OH) + H2O + e- & – > ~ Mn (OH) 2 + OH- \\} \ slut {justerad}
Den totala reaktionen, när man bara beaktar det första reduktionssteget vid katoden, är
$$ \ ce {Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- – > ~ [Zn (OH) 4] ^ {2-} + 2MnO (OH )} $$
Under utsläpp oxideras zink oåterkalleligt och vatten konsumeras. Som en konsekvens är batteriet ”urladdat” när elektrolyten torkas ut och / eller all zink har lösts upp.
Svar
Alkaliska batteriers kemi involverar oxidation av zink och minskning av mangandioxid. Beskrivningen av en cell finns här .