2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Elementi grupe 12, imaju nešto zajedničko, a to je upravo to što se koriste u baterijama, pošto je svaki od metala važan u različitoj vrsti ćelije. Nažalost, neki od najboljih materijala za baterije, kao što su živa, kadmijum ili olovo, spadaju među najotrovnije elemente, tako da bi baterije napravljene od ovih metala predstavljale ozbiljne probleme sa odlaganjem.
Alkalna baterija:
Alkalna ćelija je postala najpopularnija kućna baterija. Ćelija se sastoji od cink školjke, kao anode, sa centralnom šipkom kao katodom. Navedeni štap se sastoji od komprimirane mješavine grafita, koji je dobar električni provodnik, a sadrži i mangan (IV) oksid. Elektrolit je rastvor kalijum hidroksida. U reakciji koja se odvija u ćeliji, cink se oksidira u cink hidroksid, dok se mangan (IV) oksid reducira u mangan (III) oksid hidroksid, MnO(OH):
Zn (s) + 2 OH^- (aq) → Zn (OH)2 (s) + 2e^-
2 MnO2 (s) + 2 H2O (l) + 2 e^- → 2 MnO(OH) (s) + 2 OH^-
U cjelokupnom procesu, jedan mol hidroksidnog jona se troši na anodi, a jedan mol hidroksidnog jona se proizvodi na katodi. Zahvaljujući konstantnosti koncentracije hidroksidnih jona, potencijal ćelije se održava konstantnim, što predstavlja veliku prednost u odnosu nado stare "suhe ćelije", u kojoj je napon napajanja opadao tokom vijeka trajanja baterije.
The Mercury Cell:
Kada je potreban veoma kompaktan izvor napajanja, kao što su slušni aparati, često se koriste živine ćelije. U navedenoj ćeliji, anoda je opet cink, ali katoda je živin (II) oksid (zgodno pomiješan sa provodljivim grafitom). Cink se oksidira u hidroksid, dok se živin(II) oksid redukuje u metalnu živu:
Zn(s) + 2 OH^- (aq) → Zn(OH)2 (s) + 2 e^-
HgO(s) + H2O (l) + 2 e^- → Hg(l) + 2 OH^- (aq)
Dakle, još jednom, koncentracija elektrolita se održava konstantnom, a potencijal koji daje ćelija ne opada.
NiCad baterija:
Za razliku od gore navedenih ćelija, nikl-kadmijum baterija se može puniti. U ciklusu pražnjenja koji se javlja, kadmijum se oksidira u kadmijum hidroksid, dok se nikal redukuje iz +3 (retko) oksidacionog stanja na +2 kao nikal(II) hidroksid. Još jednom, elektrolit je hidroksidni jon:
Cd (s) + 2 OH^- (aq) → Cd (OH)2 (s) + 2e^-
2 NiO (OH) (s) + 2H2O (l) + 2 e^- → 2 Ni (OH)2 (s) + 2 OH^- (aq)
U procesu punjenja dešavaju se obrnute reakcije. Dva su važna razloga za korišćenje reakcionog medija bazičnog tipa: stanje nikla(III) je stabilno samo u bazi; a nerastvorljivost hidroksida znači da se ioni metala ne kreću predalekosa metalne površine, što omogućava da se na istom mestu lako jave obrnute reakcije. Ova baterija, koja se najčešće koristi u punjivim baterijskim lampama, prenosivim uređajima, kompjuterima i sl., ima nedostatak, a to je da baterija ima "memoriju" punjenja. Ovaj fenomen podrazumijeva da ako se nikl-kadmijum baterija samo djelimično isprazni, a zatim ponovo napuni, ona će zapamtiti prethodni nivo pražnjenja i samo se ponovo isprazniti do tog nivoa. Iz tog razloga, važno je da se ćelija svaki put potpuno isprazni, kako bi se kasnije uspješno napunila.
