Uma célula seca é a forma mais simples de fonte de produção de eletricidade. Uma série de células combinadas formam uma bateria. O chumbo ácido ou níquel-cádmio bateria é a versão avançada da célula seca. Esta célula foi inventada pelo engenheiro francês Georges Leclanche no ano de 1866. Sua invenção foi nomeada após seu nome como bateria Leclanche. Mas, naquela época, era muito pesado e podia ser quebrado facilmente. Uma pilha seca tem o mesmo princípio e é a versão avançada da bateria Leclanche e vem em diferentes tensões e tamanhos. A forma comercial da célula de zinco-carbono, que é a forma modificada da bateria Leclanche, foi inventada em 1881 por Carl Gassner de Mainz. É produzido em grandes quantidades e utilizado em muitas aplicações como brinquedos, rádios, calculadoras, etc.
O que é uma célula seca?
Uma célula seca é um dispositivo que gera eletricidade com base em reações químicas. Quando os dois eletrodos da célula são conectados por um caminho fechado, a célula força os elétrons a fluir de uma extremidade à outra. O fluxo de elétrons faz com que a corrente flua no circuito fechado.
Camadas de células secas
Com a ajuda de reações químicas, os elétrons fluem de uma extremidade à outra. Quando duas ou mais células, conectadas com a polaridade correta, mais elétrons fluem devido ao alto potencial. Essa combinação é chamada de bateria. De uma tensão mínima de 1,5 V a 100 V, uma bateria pode ser usada para obter uma gama de tensões. Até mesmo a tensão CC de saída da bateria pode ser regulada para diferentes níveis usando conversores eletrônicos de potência como helicóptero circuitos.
Estrutura da Célula
A estrutura da célula seca de zinco-carbono é mostrada na figura. Consiste no terminal anódico como zinco ou, em geral, haste de grafite. O carbono forma o terminal catódico. Pode-se observar que nas versões mais antigas de célula seca o zinco era usado como cátodo e o grafite como terminal anódico. A seleção dos elementos é fundamentalmente baseada em sua configuração química da órbita mais externa dos elementos.
Estrutura de célula seca
Se ele tiver mais elétrons numéricos na órbita mais externa, ele pode atuar como um doador e, portanto, formar o cátodo. Da mesma forma, se a órbita mais externa tiver menos elétrons, ela pode aceitar facilmente e, portanto, formar o ânodo. O eletrólito colocado no meio atua como um catalisador para as reações químicas. Em geral, usamos gel de cloreto de amônio como eletrólito. Na figura mostrada, o eletrólito usado é uma mistura de zinco e cloreto. Além disso, o cloreto de sódio também é usado como eletrólito. Uma mistura de dióxido de manganês e carbono é envolvida ao redor do ânodo.
Toda a configuração é colocada em um tubo de metal. A geleia é impedida de secar usando um arremesso no topo da célula. Uma arruela de carbono é colocada na parte inferior. O objetivo dessa arruela é evitar que a haste do ânodo de zinco entre em contato com o recipiente.
Isso também é chamado de espaçador, conforme mostrado no diagrama. A lata de zinco também é envolta em papel isolante para fins de isolamento. Para baterias grandes, outros materiais isolantes, como mica, etc. também são usados. O terminal positivo do ell é formado na parte superior. O terminal negativo da célula é formado na base.
Trabalho de célula seca
Uma célula seca funciona fundamentalmente em reações químicas. Devido às reações que ocorrem entre o eletrólito e os eletrodos, os elétrons fluem de um eletrodo para o outro. Substâncias como ácidos se dissolvem na água para formar partículas ionizadas. A partícula ionizada é de dois tipos. Os íons positivos são chamados de cátions e os íons negativos são chamados de ânions. Os ácidos que são dissolvidos na água são chamados de eletrólitos.
No diagrama mencionado acima, o cloreto de zinco se forma como eletrólito. Da mesma forma, a geléia de cloreto de amônio também se forma como eletrólito. As hastes de metal imersas em eletrólitos formam eletrodos. Com base nas características químicas das hastes de metal, temos um eletrodo positivo como ânodo e um eletrodo negativo como cátodo.
Os eletrodos atraem os íons de carga oposta para seu lado. Por exemplo, o cátodo atrai os ânions e o ânodo atrai os cátions. Neste processo, os elétrons fluem de uma direção para a outra, portanto, obtemos um fluxo de cargas. Isso é chamado atual .
Reações químicas
As reações que ocorrem na célula são mostradas abaixo. A primeira é a reação de oxidação.
Nesse caso, o cátodo de zinco é oxidado em íons de zinco carregados positivamente, liberando dois íons. Esses elétrons são coletados pelo ânodo. Em seguida, vem a reação de redução.
A reação de redução no ânodo é mostrada acima. Essa reação produz uma corrente elétrica. Ele libera íons de óxido com óxido de magnésio. Esta reação se forma quando o magnésio é combinado com o eletrólito.
As outras duas reações representam uma reação ácido-base e uma reação de precipitação que ocorre na célula seca. Na reação ácido-base, NH é combinado com OH para produzir NH3 junto com água. Os resultados são NH3 e base aquosa.
Diferença entre uma célula seca e uma célula úmida
A principal diferença entre a célula seca e a úmida é a forma do eletrólito. Conforme discutido antes, em uma célula seca, o eletrólito, como o cloreto de amônio, é de natureza seca. Essas células secas são mais comuns e usadas em brinquedos, rádios etc. Mas, em uma célula úmida, o eletrólito está no estado líquido.
Eletrólitos líquidos, como ácido sulfúrico, que é um líquido corrosivo perigoso, são usados. Devido à natureza de tais líquidos, a célula úmida é mais explosiva por natureza e precisa ser manuseada com cuidado. A melhor vantagem dessas células úmidas é que podem ser facilmente recarregadas e usadas para inúmeras aplicações. Essas baterias têm uso comum na aviação, serviços públicos, armazenamento de energia e torres de telefonia celular.
Funções de célula seca
A função da célula seca com base nas reações químicas entre o eletrodo e os eletrólitos. Quando os eletrodos são colocados nos eletrólitos, ele atrai os íons de carga oposta para si. Isso causa o fluxo de cargas e, portanto, a corrente é produzida.
Vantagens
O vantagens da célula seca inclui o seguinte.
- A célula seca tem inúmeras vantagens, como
- É de tamanho pequeno.
- Ele pode vir em uma variedade de níveis de tensão.
- É prático e possui inúmeras aplicações.
- É a única fonte de tensão DC.
- Ele pode ser usado junto com circuitos eletrônicos de potência para regular a tensão de saída
- É recarregável.
Desvantagens
O desvantagens da célula seca inclui o seguinte.
- Deve ser manuseado com cuidado
- É explosivo
- Baterias de alta classificação são muito pesadas
Formulários
O aplicações da célula seca inclui o seguinte.
- Brinquedos
- Aviação
- Celulares
- Rádio
- Calculadora
- Relógios
- Aparelhos auditivos
Portanto, vimos a operação, classificação e aplicações do células secas . Um ponto interessante a ser observado é que a bateria funciona apenas quando os eletrodos estão fisicamente em contato um com o outro. Deve existir um meio condutor entre os dois eletrodos. A questão é: a água pode ser usada como meio condutor entre os eletrodos da célula seca? Nesse caso, o que acontecerá se esta célula for mergulhada em água?
