MGA URI NG BATERYA, KATANGIAN AT REAKSYON - CHEMISTRY - 2024

Sa merkado makakakuha ka ng iba't ibang uri ng mga baterya na may sariling mga katangian . Ang mga baterya, na walang higit pa sa mga cell ng voltaic, ay nagbibigay ng kalamangan sa pagkuha ng kuryente sa kanila saanman (hangga't ang mga kondisyon ay hindi marahas).

Ang mga baterya ay maaaring karaniwang binili insulated; ngunit, nakamit din nila ang magkasama sa bawat isa sa mga serye o kahanay, na ang set ay ang tinatawag nilang mga baterya. At sa gayon ay kung minsan ang mga salitang 'baterya' at 'baterya' ay ginagamit nang hindi sinasadya, kahit na hindi sila pareho.

Mga baterya ng alkalina: isa sa mga pinakatanyag na uri ng mga baterya. Pinagmulan: Mga pexels.

Ang mga stack ay maaaring dumating sa hindi mabilang na mga kulay, mga hugis, at sukat, tulad ng maaari itong gawin mula sa iba pang mga materyales. Gayundin, at higit sa lahat, ang panloob na istraktura nito, kung saan nagaganap ang mga reaksyong kemikal na bumubuo ng koryente, na nagsisilbi upang maiiba ang mga ito mula sa bawat isa.

Halimbawa, ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng tatlong mga baterya ng alkalina, isa sa mga pinakakaraniwan. Ang terminong alkalina ay tumutukoy sa katotohanan na ang daluyan kung saan nangyayari ang pagpapalabas at daloy ng mga electron ay pangunahing; iyon ay, mayroon itong pH na higit sa 7 at OH ^- anion at iba pang negatibong singil na namumuno .

Pangkalahatang pagraranggo

Bago matugunan ang ilan sa iba't ibang mga uri ng mga baterya sa labas, kinakailangan na malaman na ang mga ito ay globally classified bilang alinman sa pangunahin o pangalawa.

Pangunahing

Ang mga pangunahing baterya ay ang mga iyon, kapag natupok, ay dapat itapon o i-recycle, dahil ang reaksyong kemikal kung saan nakabatay ang de-koryenteng kasalukuyang ay hindi maibabalik. Samakatuwid, hindi sila mai-recharged.

Pangunahing ginagamit ang mga ito sa mga aplikasyon kung saan hindi praktikal na muling magkarga ng de-koryenteng enerhiya; tulad ng sa mga aparatong militar, sa gitna ng battlefield. Gayundin, dinisenyo ang mga ito para sa kagamitan na gumagamit ng kaunting enerhiya, upang sila ay magtagal; halimbawa, ang mga remote control o portable console (tulad ng Gameboy, tetris at tamagotchi).

Ang mga baterya ng alkalina, upang magbanggit ng isa pang halimbawa, ay kabilang din sa pangunahing uri. Karaniwan silang may mga cylindrical na hugis, bagaman hindi ito nangangahulugang ang mga cylindrical na baterya ay hindi maaaring maging pangalawa o rechargeable.

mataas na paaralan

Hindi tulad ng mga pangunahing baterya, ang mga pangalawang baterya ay maaaring mai-recharged sa sandaling naubos na ang kanilang kapangyarihan.

Ito ay dahil ang mga reaksyong kemikal na nagaganap sa loob ng mga ito ay mababalik, at samakatuwid, pagkatapos mag-apply ng isang tiyak na boltahe, ay nagiging sanhi ng muling pagkilos muli ang mga species ng produkto, sa gayon nagsisimula muli ang reaksyon.

Ang ilang mga pangalawang cell (tinatawag na baterya) ay karaniwang maliit, tulad ng mga pangunahing; gayunpaman, ang mga ito ay inilaan para sa mga aparato na kumonsumo ng mas maraming enerhiya at kung saan ang paggamit ng mga pangunahing baterya ay hindi praktikal na matipid at masigla. Halimbawa, ang mga baterya ng cell phone ay naglalaman ng pangalawang mga cell.

Gayundin, ang mga pangalawang selula ay idinisenyo para sa malalaking kagamitan o circuit; halimbawa, ang mga baterya ng kotse, na binubuo ng maraming mga baterya o mga cell ng voltaic.

Karaniwan silang mas mahal kaysa sa mga pangunahing mga cell at baterya, ngunit para sa pangmatagalang paggamit ay nagtatapos sila bilang isang mas angkop at epektibong pagpipilian.

Iba pang mga aspeto

Ang mga stack ay inuri bilang pangunahing o pangalawa; ngunit komersyal o sikat, madalas silang inuri ayon sa kanilang hugis (cylindrical, rectangular, button-type), ang aparato na inilaan (camera, sasakyan, calculators), ang kanilang mga pangalan (AA, AAA, C, D, N, A23, atbp. ), at ang kanilang mga code ng IEC at ANSI.

Gayundin, ang mga katangian tulad ng kanilang boltahe (1.2 hanggang 12 volts), pati na rin ang kanilang kapaki-pakinabang na buhay at presyo, ay responsable sa pagbibigay sa kanila ng isang tiyak na pag-uuri sa mga mata ng consumer.

Listahan ng mga uri ng baterya

-Carbon-sink

Ang mga baterya ng Carbon-zinc (na kilala rin bilang Leclanché cells o saline baterya) ay isa sa mga pinaka-primitive, at kasalukuyang itinuturing na halos hindi magamit kumpara sa iba pang mga baterya; lalo na, kung ihahambing sa mga baterya ng alkalina, na kahit na sila ay medyo mahal, ay may mas mahabang buhay at mga boltahe.

Tulad ng iminumungkahi ng pangalan nito, ang mga electrodes ay binubuo ng isang zinc can at isang grapik na baras, na naaayon sa anode at katod, ayon sa pagkakabanggit.

Sa unang elektrod, ang anode, mga electron ay nagmula sa pamamagitan ng oksihenasyon ng metal metal. Ang mga elektron na ito ay naglalakbay sa pamamagitan ng isang panlabas na circuit na nagbibigay ng aparato ng enerhiya na de-koryenteng, at pagkatapos ay magtatapos sa grapayt na grapayt, kung saan ang ikot ay nakumpleto sa pamamagitan ng pagbabawas ng mangganeso na dioxide kung saan ito ay nalubog.

Mga reaksyon

Ang mga equation ng kemikal para sa mga reaksyon na nagaganap sa mga electrodes ay:

Zn (s) → Zn ²⁺ (ac) + 2e ^- (Anode)

2 MnO ₂ (s) + 2e ^- + 2 NH ₄ Cl (aq) → Mn ₂ O ₃ (s) + 2 NH ₃ (aq) + H ₂ O (l) + 2 Cl ^- (aq) (Cathode)

Ang mga baterya na ito ay halos kapareho sa mga alkalina na baterya: pareho ang cylindrical (tulad ng sa imahe). Gayunpaman, ang mga baterya ng carbon-zinc ay maaaring makilala sa pamamagitan ng pagbasa nang detalyado ang mga katangian na may label sa labas, o kung ang kanilang IEC code ay nauna sa letrang R. Ang kanilang boltahe ay 1.5 V.

-Alkaline

Ang mga baterya ng alkalina ay halos kapareho ng uri ng carbon-zinc, na may pagkakaiba na ang daluyan kung saan matatagpuan ang mga electrodes ay naglalaman ng OH ^- anion . Ang daluyan na ito ay binubuo ng malakas na electrolytes ng potasa hydroxide, KOH, na nag-aambag sa OH ^- na lumahok at "makipagtulungan" sa paglipat ng mga elektron.

Nagmumula ito sa iba't ibang sukat at boltahe, bagaman ang pinakakaraniwan ay 1.5V. Ito ay marahil ang pinakamahusay na kilalang mga baterya sa merkado (Duracell, halimbawa).

Ang mga reaksyon na nagaganap sa iyong mga electrodes ay:

Zn (s) + 2OH ^- (aq) → ZnO (s) + H ₂ O (l) + 2e ^- (Anode)

2MnO ₂ (s) + H ₂ O (l) + 2e ^- → Mn ₂ O ₃ (s) + 2OH ^- (aq) (Cathode)

Habang tumataas ang temperatura, ang mas mabilis na mga reaksyon ay nagaganap at ang mas mabilis na pag-alis ng baterya. Kapansin-pansin, kumalat ang mga tanyag na tsismis upang ilagay ang mga ito sa freezer upang madagdagan ang haba ng kanilang buhay; Gayunpaman, kapag pinalamig, ang nilalaman nito ay maaaring sumailalim sa posibleng solidification na maaaring humantong sa kasunod na mga depekto o panganib.

Mercury

Posibleng baterya ng mercury, na maaaring malito sa pilak na oxide baterya. Pinagmulan: Multicherry.

Ang mga baterya ng mercury ay napaka katangian dahil sa kanilang kakaibang hugis ng mga pindutan ng pilak (imahe sa itaas). Halos lahat ay makikilala ang mga ito sa unang tingin. Ang mga ito ay alkaline din, ngunit ang kanilang katod ay nagsasama, bilang karagdagan sa grapayt at mangganeso dioxide, mercury oxide, HgO; kung saan, pagkatapos mabawasan, ay binago sa metal na mercury:

Zn (s) + 2OH ^- (aq) → ZnO (s) + H ₂ O (l) + 2e ^-

HgO (s) + H ₂ O + 2e ^- → Hg (s) + 2OH ^-

Tandaan kung paano OH ^- anions ay natupok at regenerated sa mga cell reaksyon .

Ang pagiging maliliit na baterya, ito ay inilaan para sa mga maliliit na aparato, tulad ng mga relo, kalkulator, mga kontrol sa laruan, atbp. Ang sinumang gumagamit ng alinman sa mga bagay na ito ay natanto na hindi kinakailangan upang baguhin ang mga baterya sa halos isang "walang hanggan"; na kung saan ay katumbas ng 10 taon, humigit-kumulang.

Silver oksido

Mga baterya ng pilak na oxide. Pinagmulan: Lukas A, CZE.

Ang pangunahing kakulangan ng mga baterya ng mercury ay kapag naalis sila ay kumakatawan sila sa isang malubhang problema para sa kapaligiran, dahil sa mga nakakalason na katangian ng metal na ito. Marahil ito ang dahilan kung bakit kulang ang mga code ng IEC at ANSI. Para sa mga baterya ng pilak na oxide, ang kanilang IEC code ay nauna sa letrang S.

Ang isa sa mga kapalit para sa mga baterya ng mercury ay tumutugma sa pilak na baterya ng pilak na oksido, mas mahal, ngunit may mas kaunting epekto sa ekolohiya (tuktok na imahe). Orihinal na naglalaman sila ng mercury upang maprotektahan ang zinc mula sa kaagnasan ng alkalina.

Magagamit ito gamit ang isang boltahe ng 1.5V, at ang mga aplikasyon nito ay halos kapareho sa mga baterya ng mercury. Sa katunayan, sa unang sulyap parehong magkapareho ang hitsura ng mga baterya; bagaman maaaring mayroong mas malaking pilak na pilak na oxide.

Ang mga reaksyon sa mga electrodes ay:

Zn (s) + 2OH ^- (aq) → Zn (OH) ₂ (s) + 2 e ^-

Ag ₂ O (s) + 2H ⁺ (aq) + 2e ^- → 2Ag (s) + H ₂ O (l)

Tubig magkakasunod na sumasailalim sa elektrolisis, decomposing sa H ⁺ at OH ^- ions .

Tandaan na sa halip na mercury, ang metal na pilak ay nabuo sa katod.

-Nickel-cadmium (NiCad)

Baterya NiCd. Pinagmulan: LordOider.

Mula sa puntong ito ay isinasaalang-alang ang pangalawang mga cell o baterya. Tulad ng mga baterya ng mercury, ang mga baterya ng nickel cadmium ay nakakapinsala sa kapaligiran (para sa wildlife at kalusugan) dahil sa metal cadmium.

Ang mga ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng mataas na de-koryenteng mga alon at maaaring muling magkarga ng maraming beses. Sa katunayan, maaari silang mai-recharged sa kabuuang 2000 beses, na katumbas ng pambihirang tibay.

Ang mga electrodes nito ay binubuo ng nickel oxide hydroxide, NiO (OH), para sa katod, at metal na cadmium para sa anode. Ang kemikal na katwiran, sa kakanyahan, ay nananatiling pareho: ang kadmium (sa halip ng zinc) ay nawawala ang mga elektron, at ang mga kadmium NiO (OH) ay nakakakuha ng mga ito.

Ang mga reaksyon ng kalahating cell ay:

Cd (s) + 2OH ^- (aq) → Cd (OH) ₂ (s) + 2e ^-

2NiO (OH) (s) + 2H ₂ O (l) + 2e ^- → 2Ni (OH) ₂ (s) + OH ^- (aq)

Ang OH ^- anion , muli, ay nagmula sa KOH electrolyte. Kung gayon, ang mga baterya ng NiCad ay nagtatapos sa pagbuo ng nickel at kadmium metal hydroxides.

Ginagamit ang mga ito nang paisa-isa o isinama sa mga pakete (tulad ng sa dilaw, imahe sa itaas). Kaya dumating sila sa malaki o maliit na mga pakete. Nakikita ang mga maliliit na gamit sa laruan; ngunit ang mga malaki ay ginagamit para sa mga eroplano at mga de-koryenteng sasakyan.

-Nickel-metal hydride (Ni-HM)

Mga baterya ng Ni-HM. Pinagmulan: Ramesh NG mula sa Flickr (https://www.flickr.com/photos/rameshng/5645036051)

Ang isa pang kilalang cell o baterya, na lumampas sa NiCad sa mga capacities ng enerhiya, ay Ni-HM (nikel at metal hydride). Maaari itong dumating sa cylindrical format (maginoo na baterya, imahe sa itaas), o kaisa sa isang baterya.

Chemical, ito ay halos magkaparehong mga katangian tulad ng mga baterya ng NiCad, na may pangunahing pagkakaiba sa pagiging negatibong elektrod nito: ang katod ay hindi kadmyum, ngunit isang intermetallic alloy ng mga bihirang mga earth at transition metal.

Ang haluang metal na ito ay responsable para sa pagsipsip ng hydrogen na nabuo sa panahon ng singilin, na bumubuo ng isang kumplikadong metal hydride (samakatuwid ang titik H sa pangalan nito).

Bagaman ang mga baterya ng Ni-HM ay nagbibigay ng higit na lakas (humigit-kumulang 40% na higit pa), mas mahal ito, mas mabilis na magsuot, at hindi ma-recharge ang parehong bilang ng mga beses bilang mga baterya ng NiCad; iyon ay, mayroon silang isang mas maiikling buhay na kapaki-pakinabang. Gayunpaman, kulang sila sa epekto ng memorya (pagkawala ng pagganap ng mga baterya dahil sa hindi ganap na mapalabas).

Ito ay para sa kadahilanang ito na hindi sila dapat magamit sa makinarya na gumagana nang matagal; bagaman ang problemang ito ay naibsan sa mga baterya ng LSD-NiHM. Gayundin, ang mga cell o baterya ng Ni-HM ay may matatag na mga katangian ng thermal, na pinapatakbo sa isang malawak na hanay ng mga temperatura nang hindi kumakatawan sa isang peligro.

Mga reaksyon

Ang mga reaksyon na nagaganap sa iyong mga electrodes ay:

Ni (OH) ₂ (s) + OH ^- (aq) ⇌ NiO (OH) (s) + H ₂ O (l) + e ^-

H ₂ O (l) + M (s) + e ^- ⇌ OH ^- (aq) + MH (s)

-Ion-lithium

Lithium-ion na baterya para sa isang laptop. Pinagmulan: Kristoferb mula sa Wikipedia.

Sa mga lithium cells at baterya sila ay batay sa paglipat ng mga Li ⁺ ion , na inilipat mula sa anode patungo sa katod, isang produkto ng mga electrostatic repulsions dahil sa pagtaas ng positibong singil.

Ang ilan ay maaaring mai-recharged, tulad ng laptop na baterya (tuktok na imahe), at iba pa, cylindrical at hugis-parihaba na baterya (LiSO ₂ , LiSOCl ₂ o LiMnO ₂ ) ay hindi.

Ang mga baterya ng Lithium-ion ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagiging magaan at masigla, na nagpapahintulot sa kanila na magamit sa maraming mga elektronikong aparato, tulad ng mga smartphone at medikal na kagamitan. Gayundin, bahagya silang nagdurusa sa epekto ng memorya, ang kanilang singil sa singil ay lumampas sa mga selula at baterya ng NiCad at Ni-HM, at mas matagal silang mag-alis.

Gayunpaman, napaka-sensitibo sa mga mataas na temperatura, kahit na ang pagsabog; at bilang karagdagan, may posibilidad silang maging mas mahal kumpara sa iba pang mga baterya. Gayunpaman, ang mga baterya ng lithium ay tinitingnan nang mabuti sa merkado, at maraming mga mamimili ang nag-rate sa kanila bilang pinakamahusay.

-Acid lead

Karaniwang baterya ng lead acid para sa mga sasakyan. Pinagmulan: Tntflash

At sa wakas, ang mga bakterya ng lead acid, tulad ng iminumungkahi ng pangalan nito, ay hindi naglalaman ng OH ^- ngunit ang mga H ⁺ ion ; partikular, isang puro solusyon ng sulpuriko acid. Ang mga cell ng voltaic ay matatagpuan sa loob ng kanilang mga kahon (itaas na imahe), kung saan tatlo o anim sa mga ito ay maaaring isama sa serye, na nagbibigay ng isang 6 o 12 V na baterya, ayon sa pagkakabanggit.

May kakayahang makabuo ng malaking halaga ng singil sa koryente, at dahil mabigat ang mga ito, inilaan sila para sa mga aplikasyon o aparato na hindi maaaring manu-manong maipadala; halimbawa, mga kotse, solar panel at mga submarino. Ang baterya ng acid na ito ay ang pinakaluma at nasa paligid pa rin ng industriya ng automotiko.

Ang mga electrodes nito ay gawa sa tingga: PbO ₂ para sa katod, at spongy metallic lead para sa anode. Ang mga reaksyon na nangyayari sa mga ito ay:

Pb (s) + HSO ^- ₄ (aq) → PbSO ₄ (s) + H ⁺ (aq) + 2e ^-

PbO ₂ (s) + HSO ^- ₄ (aq) + 3H ⁺ (aq) + 2e ^- → PbSO ₄ (s) + 2H ₂ O (l)

Mga Sanggunian

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemistry. (Ika-8 ed.). CENGAGE Pag-aaral.
2. Odunlade Emmanuel. (Hulyo 24, 2018). Iba't ibang uri ng mga baterya at ang kanilang mga aplikasyon. Circuit Digest. Nabawi mula sa: circuitdigest.com
3. PAGSUSULIT. (sf). Mga uri ng mga baterya. Nabawi mula sa: prba.org
4. Isidor Buchman. (2019). Ano ang pinakamahusay na baterya? Battery University. Nabawi mula sa: batteryuniversity.com
5. Ang Kumpanya ng McGraw-Hill. (2007). Kabanata 12: Mga Baterya. . Nabawi mula sa: oakton.edu
6. Shapley Patricia. (2012). Mga karaniwang uri ng baterya. Unibersidad ng Illinois. Nabawi mula sa: butane.chem.uiuc.edu
7. Sikolohiyang Ekolohikal. (Enero 22, 2017). Mga uri ng mga baterya: kumpletong gabay sa mga baterya na umiiral. Nabawi mula sa: actitudecologica.com