Comment fonctionne une batterie de cellules sèches?
Composants
* anode: Il s'agit du terminal négatif, généralement en zinc. C'est là que l'oxydation se produit (perte d'électrons).
* cathode: Il s'agit du terminal positif, généralement fait d'une tige de carbone entourée de dioxyde de manganèse (MNO2). C'est là que la réduction se produit (gain d'électrons).
* électrolyte: Dans une cellule sèche, l'électrolyte est un mélange de pâte de chlorure d'ammonium (NH4CL) et de chlorure de zinc (ZNCL2). Il agit comme un chef d'orchestre pour que les ions se déplacent entre les électrodes.
* séparateur: Un matériau poreux comme le papier ou le carton sépare l'anode et la cathode, empêchant le contact direct mais permettant le flux d'ions.
la réaction chimique
1. oxydation à l'anode: Les atomes de zinc à l'anode perdent des électrons et deviennent des ions de zinc (Zn2 +). Ceci est représenté par la demi-réaction suivante:
Zn (s) → Zn2 + (aq) + 2e-
2. Réduction à la cathode: Le dioxyde de manganèse (MNO2) réagit avec les électrons de l'anode et des ions d'ammonium (NH4 +) de l'électrolyte. Cela forme de l'hydroxyde d'oxyde de manganèse (MNOOH) et de l'ammoniac (NH3). La demi-réaction ressemble à ceci:
2MNO2 (S) + 2NH4 + (aq) + 2e- → Mn2O3 (S) + 2NH3 (aq) + H2O (L)
3. Réaction globale: La réaction chimique globale dans la cellule sèche est:
Zn (S) + 2MNO2 (S) + 2NH4 + (aq) → Zn2 + (aq) + mn2o3 (s) + 2nh3 (aq) + h2o (l)
comment il produit de l'électricité
* débit d'électrons: Les électrons sont libérés au niveau de l'anode à travers le circuit externe (alimentant votre appareil) vers la cathode.
* mouvement ion: L'électrolyte permet aux ions de se déplacer. Les ions de zinc se déplacent de l'anode vers la cathode, tandis que les ions d'ammonium (NH4 +) se déplacent de l'électrolyte vers la cathode. Cela maintient la neutralité électrique.
points clés
* Current direct (DC): Les cellules sèches produisent un courant direct, ce qui signifie que les électrons s'écoulent dans une direction.
* tension: La tension d'une cellule sèche dépend des produits chimiques spécifiques utilisés et de leur concentration. Les cellules sèches communes ont une tension de 1,5 volts.
* Durée de vie limitée: Les cellules sèches ont une durée de vie limitée car les réactions chimiques consomment finalement les réactifs, et l'électrolyte peut sécher.
* non recessable: Les cellules sèches sont généralement non recordables. Les réactions chimiques qui produisent de l'électricité sont irréversibles.
Types de cellules sèches
* cellules de carbone-zinc (chlorure de zinc): Le type le plus courant, peu coûteux mais a une densité d'énergie plus faible et une durée de vie plus courte.
* cellules alcalines: Utilisez un électrolyte d'hydroxyde de potassium (KOH), offrant une densité d'énergie plus élevée et une durée de vie plus longue.
* cellules de lithium: Utilisez du lithium métal comme anode et divers cathodes, entraînant une densité d'énergie plus élevée et une durée de vie plus longue.
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