En torr cell är den enklaste formen av elproducerande källa. Ett antal celler kombinerade celler bildar tillsammans ett batteri. De bly-syra eller nickelkadmium batteri är den avancerade versionen av torrcell. Denna cell uppfanns först av den franska ingenjören Georges Leclanche år 1866. Hans uppfinning fick sitt namn som Leclanche-batteri. Men vid den tiden var det väldigt tungt och kunde lätt brytas. En torr cell har samma princip och det är den avancerade versionen av Leclanche-batteriet och finns i olika spänningar och storlekar. Den kommersiella formen av zink-kolcellen, som är den modifierade formen för Leclanche-batteriet, uppfanns 1881 av Carl Gassner från Mainz. Den produceras i stora mängder och används i många applikationer som leksaker, radioapparater, miniräknare etc.
Vad är en torr cell?
En torr cell är en anordning som genererar elektricitet baserat på kemiska reaktioner. När de två elektroderna i cellen är anslutna via en sluten väg, tvingar cellen elektronerna att strömma från ena änden till den andra. Flödet av elektroner får strömmen att strömma i den slutna kretsen.
Torra cellskikt
Med hjälp av kemiska reaktioner flyter elektronerna från ena änden till den andra. När två eller flera celler, anslutna med korrekt polaritet, flödar fler elektroner på grund av hög potential. Denna kombination kallas ett batteri. Från en minsta spänning på 1,5 V till 100 V kan ett batteri användas för att få ett spänningsområde. Även batteriets utgående likspänning kan regleras till olika nivåer med hjälp av kraftelektroniska omvandlare som chopper kretsar.
Cellens struktur
Strukturen för den zink-kol-torra cellen visas i figuren. Den består av anodterminalen som zink eller i allmänhet grafitstav. Kolet bildar katodterminalen. Det kan observeras att zink i äldre versioner av torrceller användes som katod och grafit användes som anodterminal. Valet av grundämnen baseras i grunden på dess kemiska konfiguration av elementens yttersta bana.
Torr cellstruktur
Om den har fler antal elektroner i den yttersta banan kan den fungera som en givare och bildar därmed katoden. På samma sätt, om den yttersta banan har färre elektroner, kan den lätt acceptera och bildar därmed anoden. Elektrolyten placerad däremellan fungerar som en katalysator för de kemiska reaktionerna. I allmänhet använder vi ammoniumkloridgelé som elektrolyt. I den visade figuren är den använda elektrolyten en blandning av zink och klorid. Natriumklorid används också som en elektrolyt. En blandning av mangandioxid och kol omges runt anodstången.
Hela konfigurationen placeras i ett metallrör. Gelén förhindras att torka upp genom att använda en tonhöjd längst upp i cellen. En kolbricka placeras i botten. Syftet med denna tvättmaskin är att förhindra att zinkanodstången kommer i kontakt med behållaren.
Detta kallas också en distanshållare som visas i diagrammet. Zinkburken omges också av pappersisolering för isoleringsändamål. För stora batterier används också andra isoleringsmaterial som glimmer etc. Ellens positiva terminal bildas högst upp. Cellens negativa terminal bildas vid basen.
Arbete av torrcell
En torr cell fungerar i grunden på kemiska reaktioner. På grund av reaktionerna som sker mellan elektrolyten och elektroderna flödar elektronerna från en elektrod till en annan. Ämnen som syror löses upp i vatten för att bilda joniserade partiklar. Den joniserade partikeln är av två typer. De positiva jonerna kallas katjoner och de negativa jonerna kallas anjoner. Syrorna som löses i vatten kallas elektrolyter.
I det ovannämnda diagrammet bildas zinkkloriden som elektrolyt. På samma sätt bildas också ammoniumkloridgelé som en elektrolyt. Metallstavarna nedsänkta i elektrolyter bildar elektroder. Baserat på de kemiska egenskaperna hos metallstavarna har vi en positiv elektrod som anod och en negativ elektrod som katoden.
Elektroderna lockar de motsatt laddade jonerna till sin sida. Till exempel lockar katoden anjonerna och anoden lockar katjonerna. I denna process flödar elektronerna från en riktning till en annan, så vi får ett flöde av laddningar. Det här kallas nuvarande .
Kemiska reaktioner
Reaktionerna som sker i cellen visas nedan. Först är oxidationsreaktionen.
I detta oxideras zinkkatoden till positivt laddade zinkjoner som frigör två joner. Dessa elektroner samlas upp av anoden. Sedan kommer reduktionsreaktionen.
Reduktionsreaktionen vid anoden visas ovan. Denna reaktion ger en elektrisk ström. Det frigör oxidjoner med magnesiumoxid. Denna reaktion bildas när magnesium kombineras med elektrolyten.
De andra två reaktionerna representerar en syrabasreaktion och utfällningsreaktion som äger rum i den torra cellen. I syrabasreaktionen kombineras NH med OH för att producera NH3 tillsammans med vatten. Resultaten är NH3 och vattenbas.
Skillnad mellan en torr cell och våt cell
Huvudskillnaden mellan den torra cellen och den våta cellen är formen av elektrolyt. Som diskuterats tidigare, i en torr cell, är elektrolyten såsom ammoniumklorid torr till sin natur. Sådana torra celler är vanligare och används i leksaker, radioapparater etc. Men i en våt cell är elektrolyten i flytande tillstånd.
Flytande elektrolyter som svavelsyra, som är en farlig frätande vätska, används. På grund av naturen hos sådana vätskor är den våta cellen mer explosiv och måste hanteras med försiktighet. Den bästa fördelen med sådana våta celler är att de lätt kan laddas upp och användas för många applikationer. Sådana batterier är vanligt förekommande inom flyg, verktyg, energilagring och mobiltelefontorn.
Torrcellsfunktioner
Den torra cellfunktionen baseras på de kemiska reaktionerna mellan elektroden och elektrolyterna. När elektroderna placeras i elektrolyterna drar det de motsatt laddade jonerna mot sig själva. Detta orsakar flödet av laddningar och därmed produceras ström.
Fördelar
De fördelarna med den torra cellen inkluderar följande.
- Den torra cellen har många fördelar såsom
- Den är liten i storlek.
- Det kan finnas i en mängd olika spänningsnivåer.
- Det är praktiskt och har många applikationer.
- Det är den enda källan till likspänning.
- Den kan användas tillsammans med kraftelektroniska kretsar för att reglera utspänningen
- Det är uppladdningsbart.
Nackdelar
De nackdelarna med den torra cellen inkluderar följande.
- Det måste hanteras med försiktighet
- Det är explosivt
- Stora batterier är mycket tunga
Applikationer
De applikationer av den torra cellen inkluderar följande.
- Leksaker
- Flyg
- Mobiltelefoner
- Radio
- Kalkylator
- Klockor
- Hörapparater
Därför har vi sett funktionen, klassificeringen och tillämpningarna av torra celler . En intressant punkt att notera är att batteriet bara fungerar när elektroderna är fysiskt i kontakt med varandra. Det måste finnas ett ledande medium mellan de två elektroderna. Frågan är om vatten kan användas som ett ledande medium mellan elektroderna i den torra cellen? I så fall, vad händer om denna cell doppas i vatten?
