Batterie sèche

La batterie sèche utilise des cellules voltaïques avec un électrolyte pâteux

Qu'est-ce qu'une batterie sèche?

Ongle Batterie sèche C'est une batterie dont le milieu électrolytique se compose d'une pâte et non d'une solution. Ces pâtes, cependant, ont un certain niveau d'humidité, et pour de telles raisons, il n'est pas strictement sec.

La petite quantité d'eau est suffisante pour que les ions se déplacent et, par conséquent, le flux d'électrons à l'intérieur de la pile.

Son énorme avantage sur les premières batteries humides, c'est que comme il s'agit d'une pâte électrolytique, son contenu ne peut pas être renversé, ce qui s'est produit avec des batteries humides, qui étaient plus dangereuses et délicates que leurs homologues secs.

Compte tenu de l'impossibilité des déversements, la batterie sèche est utilisée dans de nombreux appareils portables et mobiles.

Ces appareils représentent un confort énergétique en ayant une énergie chimique dans la poche qui peut être transformée en électricité.

De cette façon, cela ne dépend pas des prises de vue en courant ou en énergie fournies par les grandes usines électriques et leur vaste réseau de tours et de câbles.

Structure de la batterie sèche

Dans l'image, vous pouvez voir sa couverture, qui n'est rien de plus qu'un film polymère, de l'acier et les deux terminaux dont les laveuses isolantes se démarquent de l'avant.

Cependant, ce n'est que son apparence externe. À l'intérieur sont ses parties les plus importantes, qui garantissent leur bon fonctionnement.

Chaque batterie sèche aura ses propres caractéristiques, mais seule la batterie en zinc-carbone sera prise en compte, dont une structure générale peut être schématique pour toutes les autres batteries.

Comprendre par batterie l'union de deux batteries ou plus, et ces derniers sont des cellules voltaïques, comme cela sera expliqué dans une section suivante.

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Électrodes

Structure interne d'un tas de zinc-carbone. Source: Wikimedia Commons

Dans l'image supérieure, la structure interne d'un tas de carbone de zinc est représentée. Quelle que soit la cellule voltaïque, il doit toujours y avoir (normalement) deux électrodes: une dont les électrons se détachent, et un autre qui les reçoit.

Les électrodes sont des conducteurs d'électricité, et pour qu'il y ait le courant, les deux doivent avoir des électronégativités différentes.

Par exemple, le zinc, blanc peut qui enferme la batterie, est l'endroit où les électrons laissent au circuit électrique (appareil) où il se connecte.

D'un autre côté, dans l'ensemble du milieu se trouve l'électrode graphique en carbone, également immergée dans une pâte de composé NH₄CL, ZNCL₂ et MNO₂.

Cette électrode est celle qui reçoit les électrons et note qu'il a le symbole «+», ce qui signifie qu'il s'agit de la borne positive de la batterie.

Terminaux

Comme observé au-dessus de la tige de graphite de l'image, se trouve le terminal électrique positif et en dessous de la boîte intérieure du zinc où les électrons coulent, la borne négative.

C'est pourquoi les batteries transportent des marques '+' ou '-' pour indiquer la bonne façon de les connecter à l'appareil et donc de lui permettre d'allumer.

Sable et cire

Même s'il n'est pas montré, la pâte est protégée par un sable d'amortissement et un joint de cire qui empêche qu'avant les impacts mécaniques légers ou l'agitation, se répand ou entrent en contact avec l'acier.

Comment fonctionne une batterie sèche?

Pour commencer, c'est une cellule voltaïque, c'est-à-dire qu'elle génère de l'électricité à partir de réactions chimiques. Par conséquent, les réactions redox se produisent dans les batteries, où les espèces gagnent ou perdent des électrons.

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Les électrodes servent de surface qui facilite et permet le développement de ces réactions. Selon leurs charges, l'oxydation ou la réduction des espèces peut se produire.

Pour mieux comprendre cela, seuls les aspects chimiques que la batterie de zinc-carbone sera expliqué.

Oxydation des électrodes de zinc

Dès que l'artefact électronique est allumé, la batterie libèrera les électrons par oxydation de l'électrode de zinc. Cela peut être représenté avec l'équation chimique suivante:

Zn => Zn²⁺ + 2E^--

S'il y a beaucoup de Zn²⁺ En entourant le métal, une polarisation se produira en raison d'une charge positive, il n'y aura donc plus d'oxydation. Par conséquent, le Zn²⁺ Il doit être réparti à travers les pâtes jusqu'à la cathode, où les électrons de retour entrent.

Les électrons, une fois que l'artefact s'est activé, revient à l'autre électrode: celui du graphite, pour rencontrer certaines espèces chimiques "l'attendre".

Réduction du chlorure d'ammonium

Comme dit précédemment, dans les pâtes, il y a NH₄CL et MNE₂, substances qui tournent leur pH acide. Dès que les électrons entrent, les réactions suivantes se produiront:

2nh₄⁺ + 2E^- => 2nh₃ + H₂

Les deux produits, l'ammoniac et l'hydrogène moléculaire, NH₃ et h₂, Ce sont des gaz, et donc ils peuvent "gonfler" la batterie s'ils ne subissent pas d'autres transformations, comme les deux suivants:

Zn²⁺ + 4nh₃ => [Zn (NH₃)₄]]²⁺

H₂ + 2mn₂ => 2mn (OH)

Notez que l'ammonium a été réduit (gagné des électrons) pour devenir NH₃. Ensuite, ces gaz ont été neutralisés par les autres composants des pâtes.

Le complexe [Zn (NH₃)₄]]²⁺ facilite la diffusion des ions Zn²⁺ vers la cathode et empêchent ainsi la batterie de "s'arrêter".

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Le circuit externe de l'artefact fonctionne comme un pont pour les électrons, sinon, il n'y aurait jamais de connexion directe entre la boîte de zinc et l'électrode graphite. À l'image de la structure, ce circuit représenterait le câble noir.

Télécharger

Les batteries sèches ont de nombreuses variantes, tailles et tensions de travail. Certains d'entre eux ne sont pas rechargeables (cellules voltaïques primaires), tandis que d'autres oui (cellules voltaïques secondaires).

La batterie en zinc-carbone a une tension de travail de 1,5 V. Ses formes changent en fonction de leurs électrodes et de la composition de leurs électrolytes.

Un point viendra où l'ensemble de l'électrolyte a réagi, et quelle que soit la quantité de zinc oxyde, il n'y aura pas d'espèce qui reçoit des électrons et favoriser leur libération.

De plus, il peut être le cas où les gaz formés ne sont plus neutralisés et restent une pression exercée à l'intérieur des batteries.

Les batteries en zinc-carbone, et d'autres qui ne sont pas rechargeables, doivent être recyclées, car leurs composants, surtout s'il s'agit de nickel-cadmium, est nocif pour l'environnement en contaminant les sols et les eaux.

Les références

1. La batterie "cellule sèche". Récupéré de Makahiki.KCC.Hawaii.Édu
2. Qu'est-ce qu'une batterie de cellules sèches? Récupéré de UpsbatteryCenter.com
3. Comment fonctionnent les batteries de cellules sèches? Récupéré de la science.com
4. Batteries. Récupéré de l'exprinthattuff.com.