Bateria alcalina

A bateria alcalina usa hidróxido de potássio como eletrólito para produzir energia

O que é uma bateria alcalina?

A Bateria alcalina É uma bateria que obtém sua energia da reação de oxidação química entre zinco (cátodo) e dióxido de manganês (ânodo) e como eletrólito usa hidróxido de potássio. O meio é básico, por isso é chamado de "alcalino".

Essa é a principal diferença entre esta pilha e muitos outros, onde seus eletrólitos são ácidos, como é o caso das baterias de zinco-carbono que usam sais NH₄Cl, ou mesmo ácido sulfúrico concentrado em baterias de carro.

Também é uma bateria seca, uma vez que os eletrólitos básicos estão na forma de macarrão com uma baixa porcentagem de umidade, mas suficiente para permitir uma migração dos íons que participam das reações químicas aos eletrodos e, portanto, completam o circuito eletrônico.

Quanto maior a pilha, maior sua vida e capacidade de trabalho (especialmente se forem destinadas a artefatos que consomem muita energia). Para pequenos artefatos, você tem as baterias AA e AAA.

Outra diferença, além do pH de sua composição eletrolítica, é que, recarregável ou não, eles geralmente duram mais do que as baterias ácidas.

Componentes da bateria alcalina

Na bateria de carbono de zinco, existem dois eletrodos: um zinco e o outro carbono gráfico. Em sua "versão básica", um dos eletrodos, em vez de grafite, consiste em óxido de manganês (IV), meu₂, misturado com grafite.

A superfície de ambos os eletrodos é consumida e revestida com os sólidos resultantes das reações.

Interior de uma bateria alcalina. Fonte: Wikimedia Commons

Além disso, em vez de uma lata com superfície homogênea de zinco como recipiente celular, há uma série de discos compactos (imagem superior).

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No centro de todos os discos está uma haste mnO₂, Em cuja extremidade superior uma arruela isolante fica e marca o terminal positivo (cátodo) da pilha.

Os discos são cobertos com uma camada porosa e uma metal, este último também pode ser um filme plástico fino.

A base da bateria constitui o terminal negativo, onde o zinco oxida e libera elétrons. Mas eles precisam de um circuito externo para atingir o topo da bateria, seu terminal positivo.

A superfície de zinco não é suave, como é o caso das células de Leclanché, mas áspero. Ou seja, eles apresentam muitos poros e uma grande área superficial que aumenta a atividade da bateria.

Eletrólitos básicos

A forma e a estrutura das baterias mudam de acordo com o tipo e o design. No entanto, todas as baterias alcalinas têm em comum um pH básico de sua composição eletrolítica, devido à adição de NaOH ou KOH à mistura pastosa.

Na verdade, os íons oh são^- Aqueles que participam das reações responsáveis ​​pela eletricidade contribuída por esses objetos.

Como funciona uma bateria alcalina?

Quando a bateria alcalina se conecta com o artefato e liga, o zinco reage imediatamente com o OH^- da massa:

Zn (s) + 2oh^-(AC) => Zn (OH)₂(s) + 2e^-

Os 2 elétrons liberados pela oxidação de zinco viajam para o circuito externo, onde são responsáveis ​​por dar o mecanismo eletrônico do artefato.

Em seguida, eles retornam à bateria através do terminal positivo (+), o cátodo, ou seja, eles viajam pelo eletrodo MNO₂-grafite. Como a massa tem uma certa umidade, ocorre a seguinte reação:

Pode atendê -lo: calcógenos ou anfumos

2mn₂(s) + 2h₂Ou (l) + 2e^- => 2mn (OH) (s) + 2oh^-(AC)

Agora o mno₂ Os elétrons de Zn são reduzidos ou vencidos. É por esse motivo que este terminal corresponde ao cátodo, que é onde a redução ocorre.

OH^- É regenerado no final do ciclo para iniciar a oxidação do Zn. Em outras palavras, eles se espalharam no meio da massa até entrar em contato novamente com o zinco em pó.

Da mesma forma, os produtos gasosos são formados, como é o caso da pilha de carbono de zinco, onde NH é gerado₃ e h₂.

Chegará um ponto onde toda a superfície do eletrodo será coberta por sólidos Zn (OH)₂ e mno (oh), terminando a vida útil da pilha.

Pilhas recarregáveis

A bateria alcalina descrita não é recarregável; portanto, uma vez "morto", não há como usá -la novamente. Isso é diferente com os recarregáveis, que são caracterizados por ter reações reversíveis.

Para reverter os produtos para os reagentes, uma corrente elétrica deve ser aplicada na direção oposta (não do ânodo ao cátodo, mas do cátodo ao ânodo).

Um exemplo de uma bateria alcalina recarregável é o NIMH. Isso consiste em um ânodo Niooh, que perde elétrons que vão para o cátodo de hidreto de níquel. Quando a bateria é usada, e é aqui que a frase conhecida "carrega a bateria" vem.

Assim, pode ser recarregado centenas de vezes, conforme necessário. No entanto, o tempo não pode ser completamente revertido e alcançado as condições originais (que não seriam naturais).

Da mesma forma, não pode ser recarregado de maneira arbitrária: as diretrizes recomendadas pelo fabricante devem ser seguidas.

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É por isso que mais cedo ou mais tarde essas baterias também perecem e perdem sua eficácia. No entanto, apresenta a vantagem de não ser rapidamente descartável, contribuindo menos para a poluição.

Outras baterias recarregáveis ​​são as de níquel-cádmio e lítio.

Usos de baterias alcalinas

- Algumas variantes de baterias alcalinas são tão pequenas que podem ser usadas em relógios, controles remotos, relógios, rádios, brinquedos, computadores, consoles, lanternas etc. 

- No mercado são esses que predominam em relação a outros tipos de baterias (pelo menos para usos domésticos). Eles duram mais e geram mais eletricidade do que as pilhas convencionais de Leclanché.

- Eles funcionam muito bem em uma ampla faixa de temperatura, podem até funcionar abaixo de 0 ° C, por isso são uma boa fonte de energia elétrica para os artefatos arredondados de gelo.

Embora a bateria de zinco-manganeses não contenha substâncias tóxicas, outras baterias, por exemplo, de Mercúrio, abrem um debate sobre seu possível impacto no meio ambiente.

Referências

1. Whitten, Davis, Peck e Stanley (2008). Química. Cengage Learning.
2. Freqüentemente perguntas: ciência. Recuperado de Duracell.mx
3. Qual é a diferença entre baterias alcalinas e não alcalinos? Recuperado de cienting.com
4. A bateria alcalina-manmanga. Micro recuperado.Magnético.Fsu.Edu