Tế bào khô là dạng nguồn sản xuất điện đơn giản nhất. Một số tế bào kết hợp các tế bào với nhau tạo thành pin. Các axit-chì hoặc niken-cadmium ắc quy là phiên bản nâng cao của tế bào khô. Tế bào này được phát minh lần đầu tiên bởi kỹ sư người Pháp Georges Leclanche vào năm 1866. Phát minh của ông được đặt theo tên của ông là pin Leclanche. Nhưng khi đó, nó rất nặng và có thể dễ dàng bị vỡ. Một tế bào khô có cùng nguyên lý và nó là phiên bản tiên tiến của pin Leclanche và có điện áp và kích cỡ khác nhau. Dạng thương mại của pin kẽm-carbon là dạng sửa đổi của pin Leclanche được Carl Gassner ở Mainz phát minh vào năm 1881. Nó được sản xuất với số lượng lớn và được sử dụng trong nhiều ứng dụng như đồ chơi, radio, máy tính, v.v.
Tế bào khô là gì?
Tế bào khô là một thiết bị tạo ra điện năng dựa trên các phản ứng hóa học. Khi hai điện cực của tế bào được kết nối thông qua một con đường kín, thì tế bào buộc các điện tử di chuyển từ đầu này sang đầu kia. Sự di chuyển của các êlectron làm cho dòng điện chạy trong mạch kín.
Lớp tế bào khô
Với sự trợ giúp của các phản ứng hóa học, các electron di chuyển từ đầu này sang đầu kia. Khi hai hoặc nhiều ô, được kết nối với đúng cực, sẽ có nhiều điện tử hơn do điện thế cao. Sự kết hợp này được gọi là pin. Từ hiệu điện thế tối thiểu 1,5 V đến 100 V, có thể sử dụng pin để có được một dải điện áp. Ngay cả điện áp DC đầu ra của pin có thể được điều chỉnh ở các mức khác nhau bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi điện tử công suất như dao bầu Chu trình.
Cấu trúc của tế bào
Cấu trúc của tế bào kẽm-cacbon khô được thể hiện trong hình. Nó bao gồm đầu cực dương là kẽm hoặc nói chung là thanh graphit. Cacbon tạo thành cực âm. Có thể quan sát thấy rằng trong các phiên bản cũ hơn của tế bào khô, kẽm được sử dụng làm cực âm và than chì được sử dụng làm cực dương. Việc lựa chọn các nguyên tố về cơ bản dựa trên cấu hình hóa học của quỹ đạo ngoài cùng của các nguyên tố.
Cấu trúc tế bào khô
Nếu nó có nhiều electron hơn ở quỹ đạo ngoài cùng, thì nó có thể hoạt động như một chất cho và do đó tạo thành cực âm. Tương tự, nếu quỹ đạo ngoài cùng có ít electron hơn, nó có thể dễ dàng nhận và do đó tạo thành cực dương. Chất điện phân được đặt ở giữa đóng vai trò như một chất xúc tác cho các phản ứng hóa học. Nói chung, chúng tôi sử dụng thạch amoni clorua làm chất điện phân. Trong hình vẽ bên, chất điện phân được sử dụng là hỗn hợp kẽm và clorua. Ngoài ra, natri clorua cũng được sử dụng như một chất điện phân. Một hỗn hợp của mangan đioxit và cacbon được bao quanh xung quanh thanh cực dương.
Toàn bộ cấu hình được đặt trong một ống kim loại. Thạch được ngăn không cho khô bằng cách dùng một rãnh ở trên cùng của ô. Một máy rửa carbon được đặt ở phía dưới. Mục đích của vòng đệm này là để ngăn thanh cực dương kẽm tiếp xúc với bình chứa.
Đây cũng được gọi là bộ đệm như trong sơ đồ. Hộp kẽm cũng được bao quanh bởi lớp cách nhiệt bằng giấy nhằm mục đích cách nhiệt. Đối với pin lớn, các vật liệu cách điện khác như mica, vv cũng được sử dụng. Cực dương của ell được hình thành ở trên cùng. Cực âm của tế bào được hình thành ở phần gốc.
Làm việc của tế bào khô
Tế bào khô về cơ bản hoạt động dựa trên các phản ứng hóa học. Do các phản ứng xảy ra giữa chất điện phân và các điện cực, các electron chuyển từ điện cực này sang điện cực kia. Các chất như axit hòa tan trong nước tạo thành các hạt ion hóa. Hạt bị ion hóa có hai loại. Các ion dương được gọi là cation và các ion âm được gọi là anion. Các axit được hòa tan trong nước được gọi là chất điện phân.
Trong sơ đồ nêu trên, kẽm clorua tạo thành chất điện phân. Tương tự thạch amoni clorua cũng hình thành như một chất điện phân. Các thanh kim loại nhúng trong chất điện phân tạo thành điện cực. Dựa vào đặc điểm hóa học của thanh kim loại, ta có điện cực dương là cực dương và điện cực âm là cực âm.
Các điện cực hút các ion tích điện trái dấu về phía của chúng. Ví dụ, cực âm thu hút các anion và cực dương thu hút các cation. Trong quá trình này, các electron di chuyển từ hướng này sang hướng khác, do đó chúng ta nhận được một dòng điện tích. Đây được gọi là hiện hành .
Phản ứng hoá học
Các phản ứng diễn ra trong ô được hiển thị bên dưới. Đầu tiên là phản ứng oxi hóa.
Trong trường hợp này, cực âm kẽm bị oxi hóa thành ion kẽm tích điện dương giải phóng hai ion. Các điện tử này được thu bởi cực dương. Sau đó đến phản ứng khử.
Phản ứng khử ở cực dương như trên. Phản ứng này tạo ra một dòng điện. Nó giải phóng các ion oxit với magie oxit. Phản ứng này hình thành khi magiê kết hợp với chất điện phân.
Hai phản ứng còn lại đại diện cho phản ứng axit-bazơ và phản ứng kết tủa diễn ra trong tế bào khô. Trong phản ứng axit-bazơ, NH kết hợp với OH để tạo ra NH3 cùng với nước. Kết quả là NH3 và bazơ nước.
Sự khác biệt giữa tế bào khô và tế bào ướt
Sự khác biệt chính giữa tế bào khô và tế bào ướt là hình thức điện phân. Như đã thảo luận trước đây, trong một tế bào khô, chất điện phân như amoni clorua có bản chất khô. Các tế bào khô như vậy phổ biến hơn và được sử dụng trong đồ chơi, đài, ... Nhưng trong tế bào ướt, chất điện phân ở trạng thái lỏng.
Các chất điện phân lỏng như axit sulfuric, là một chất lỏng ăn mòn nguy hiểm được sử dụng. Do tính chất của chất lỏng như vậy, ô ướt có tính chất dễ nổ hơn và cần được xử lý cẩn thận. Ưu điểm tốt nhất của các tế bào ướt như vậy là chúng có thể dễ dàng sạc lại và sử dụng cho nhiều ứng dụng. Những loại pin như vậy được sử dụng phổ biến trong hàng không, tiện ích, bộ lưu trữ năng lượng và tháp điện thoại di động.
Chức năng tế bào khô
Chức năng của tế bào khô dựa trên các phản ứng hóa học giữa điện cực và chất điện phân. Khi các điện cực được đặt trong chất điện phân, nó sẽ hút các ion mang điện trái dấu về phía mình. Điều này gây ra dòng điện tích và do đó dòng điện được tạo ra.
Ưu điểm
Các lợi thế của tế bào khô bao gồm những điều sau đây.
- Tế bào khô có nhiều ưu điểm như
- Nó có kích thước nhỏ.
- Nó có thể có nhiều mức điện áp khác nhau.
- Nó rất tiện dụng và có nhiều ứng dụng.
- Nó là nguồn duy nhất của điện áp một chiều.
- Nó có thể được sử dụng cùng với các mạch điện tử công suất để điều chỉnh điện áp đầu ra
- Nó có thể sạc lại.
Nhược điểm
Các nhược điểm của tế bào khô bao gồm những điều sau đây.
- Nó phải được xử lý cẩn thận
- Nó nổ
- Pin đánh giá lớn rất nặng
Các ứng dụng
Các ứng dụng của tế bào khô bao gồm những điều sau đây.
- Đồ chơi
- Hàng không
- Điện thoại di động
- Đài
- Máy tính
- Xem
- Trợ thính
Do đó, chúng tôi đã thấy hoạt động, phân loại và ứng dụng của tế bào khô . Một điểm thú vị cần lưu ý là pin chỉ hoạt động khi các điện cực tiếp xúc vật lý với nhau. Giữa hai điện cực phải tồn tại môi trường dẫn điện. Câu hỏi đặt ra là có thể dùng nước làm môi trường dẫn điện giữa các điện cực của tế bào khô không? Trong trường hợp đó, điều gì sẽ xảy ra nếu nhúng tế bào này vào nước?
