건조 세포는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 단순한 전기 화학적 세포입니다. 그들은 1866 년 George Leclanche에 의해 개발되었으며 Leclanche Cells라고도합니다.
드라이 셀이나 배터리는 일상 생활에서 매우 일반적으로 사용됩니다. 우리는 시계, 시계, 장난감, 카메라 등으로 배터리를 사용합니다.
건조 세포의 유형
- 1 차 셀
- 2 차 세포
1 차 세포
- 이 세포에서 화학 반응은 역할 수 없습니다.
- 화학 시약이 소비되면 세포가 죽었다 고합니다. 다시 사용할 수 없습니다.
- 충전 할 수 없습니다.
- 고정 출력 전압은 1.5 v 입니다.
- 이 셀은 크기가 작기 때문에 주위를 돌아 다니며 운반하기 쉽습니다.
2 차 세포
- 이 세포에는 가역적 화학 반응이 포함됩니다.
- 이 셀은 여러 번 재사용 할 수 있습니다.
- 셀이 배출되면 반대 방향으로 전기를 통과시켜 재충전 할 수 있습니다.
- 고정 출력 전압이 없습니다. 그것에 부착 된 하중에 따라 다릅니다.
- 이 셀은 1 차 세포만큼 작지 않더라도 운반 될 수 있습니다.
작업 원리 및 건조 세포의 유형
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1 차 세포
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아연 탄소 세포
1 차 세포에서 화학 반응은 한 번만 발생합니다. 이 셀에서, 양극의 기능은 아연 케이스에 의해 수행된다. 상단의 황동 캡에 닿지 만 바닥의 아연 케이스에 닿지 않는 흑연/탄소 막대가 있습니다. 그것은 음극 역할을합니다.
아연 케이스는 측면에서 보호되지만 바닥에서 보호되지 않습니다. 아연 케이스와 탄소 막대 사이의 공간에는 클로라이드 암모늄 (NH4CL), 아연 (ZnCl2), 이산화물 (MNO2) 및 검은 탄소의 촉촉한 페이스트로 포장됩니다. 이제 양극과 음극에서 각각 발생하는 반응을 보겠습니다.
양극 : 산화는 양극에서 발생합니다. 산화는 전자의 손실입니다. 아연 케이스는 양극 역할을합니다. 아연의 산화가 발생하고 결과적으로 아연 케이스는 시간이 지남에 따라 부식됩니다.
Zn (s) → zn2 + + 2e -
음극 : 캐소드에서 감소가 이루어집니다. 전자의 이득 과정을 감소라고합니다. 여기서, 망간은 +4 산화 상태에서 +3 산화 상태로 감소된다. 과정에서 방출 된 암모니아는 Zn +2 이온에 의해 갇혀 복잡한 [Zn (NH3)] +2를 형성한다. 이 복합체는 본질적으로 용해되며 수성 형태입니다.
MN + 4O2 + NH4 ++ E- → MN + 3O (OH) + NH3
Zn+2+NH3 → [Zn (NH3)]+2 (aq)
이 셀의 전위는 1.5V입니다.
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수은 세포
수은 세포에서, 양극은 아연 아말감으로 만들어지며 산화물과 탄소의 페이스트는 캐소드입니다. 전해질은 수산화 칼륨 및 산화 아연의 페이스트입니다.
이 셀의 전반적인 잠재력은 1.35V입니다. 보청기, 시계 등과 같은 작은 가전 제품에 사용됩니다. 충전식이 아닙니다.
양극 : 산화 반응은 양극에서 발생합니다. 전자 손실 또는 산소 첨가입니다.
Zn (HG) + 2OH– → Zno + H2O + 2E -
음극 : hgo + h2o + 2e - → hg (l) + 2oh -
따라서 전체 반응은 다음과 같습니다.
Zn (HG) + HGO (S) → ZnO (S) + HG (L)
2. 이차 세포
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납 스토리지 셀
2 차 배터리는 다수의 충전 및 배출 사이클을 겪을 수 있습니다. 일단 사용되면 전기를 반대 방향으로 통과시켜 재충전 할 수 있습니다. 리드 스토리지 셀은 자동차 및 인버터에서 사용되는 가장 일반적인 유형의 보조 배터리입니다.
이 셀에서 양극은 납 (PB)으로 만들어집니다. 캐소드는 이산화 납 (PBO2)으로 포장 된 납 그리드를 포함합니다. 그것은 양극과 음극 그리드 사이의 전해질로서 38% 농축 용액의 황산 H2SO4를 갖는다.
.배터리가 사용되는 경우 셀에서 다음 반응이 발생합니다.
양극 : 산화 반응은 양극 (PB)이 산화되거나 전자가 H2SO4 용액으로부터 황산염 이온과 반응 할 때 전자를 잃는 양극에서 발생합니다.
.PB (S) + SO4 2- (AQ) → PBSO4 (S) + 2E -
음극 : 납 이온의 감소는 +4에서 +2 상태로 전해질의 존재 하에서 발생합니다.
PB + 4O2 (S) + SO4 2- (AQ) + 4H + (AQ) + 2E– → PB + 2SO4 (S) + 2H2O (L)
전반적인 반응은 다음과 같습니다.
PB (S) + PBO2 (S) + 2H2 SO4 (AQ) → 2PBSO4 (S) + 2H2O (L) + 에너지 (전기로 변환)
셀이 사용됨에 따라 배출됩니다. 앞으로 방향으로, 그것은 갈바닉이라고합니다 세포 . 일단 세포가 완전히 사용되면, 즉 완전히 배출되면 반대 방향으로 전기를 통과시킵니다. 이것은 세포의 화학 반응을 역전시킵니다. 이 조건에서,이를 전해 세포라고합니다. 이 과정에서 셀은 재충전됩니다.
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연료 전지
수소, 메탄 등과 같은 가연성 연료의 화학적 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 갈바닉 세포를 연료 전지라고하며, 이들은 매우 효율적입니다.
이들 세포에서, 전극은 반응물을 지속적으로 공급하고, 생성물은 전해질 구획으로부터 지속적으로 제거된다. 이러한 연료 전지는 우주선 등 전력을 공급하는 데 사용됩니다.
이 세포에서, 본 발명자들은 한쪽 끝에서 수소 가스를 밀고 다른 쪽 끝에서 다공성 흑연 막대를 통해 산소 가스를 수산화 나트륨 (NAOH)의 농축 전해질 용액으로 밀어 넣습니다.
양극과 음극의 반응은 다음과 같습니다.
양극 : 수소의 산화는 양극에서 발생합니다. 즉, 산소의 첨가는 여기서 발생합니다.
2H2 (g) + 4oh– (aq) → 4H2O (l) + 4E -
음극 : 산소의 감소는 캐소드에서 발생합니다. 즉, 수소 첨가는 여기서 발생합니다.
O2 (g) + 2H2O (L) + 4E– → 4OH– (aq)
전반적인 반응은 -
입니다2H2 (g) + O2 (g) → 2 H2O (L) + 에너지 (전기로 변환)
건조 세포의 적용
- 1 차 셀은 훨씬 작고 쉽게 운송 할 수 있으므로 전자 기기에 사용됩니다.
- 납 스토리지 셀은 자동차 및 인버터에서 사용됩니다
- 연료 전지는 우주 프로그램에 사용됩니다
결론
건조 세포는 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 그들은 음극과 양극에서 환원-산화 (산화물) 반응을 겪습니다. 일부 건조 세포는 재충전 될 수 있으며 다른 건조 세포는 한 번만 사용할 수 있습니다. 2 차 연료 전지는 오염이 없으며 전기 생성에 매우 효율적입니다.
