Ogniwa_nieodwracalne_FINAL

1.

PROJEKT Z CHEMII
Ogniwa
nieodwracalne
R6
1,5 V
Elektrochemia
w życiu codziennym
Ogniwo cynkowo-węglowe
Rodzaje ogniw galwanicznych · ogniwa pierwotne

2.

Mała bateria. Jednorazowa reakcja.
Czym jest ogniwo nieodwracalne?
Ogniwo pierwotne
Źródło prądu, w którym energia reakcji
chemicznych zamienia się w energię
elektryczną. Po wyczerpaniu substancji
czynnych nie jest przeznaczone do
ponownego ładowania.
OGNIWO PIERWOTNE
energia chemiczna
→ energia elektryczna
Jeden cykl rozładowania
AKUMULATOR (DLA PORÓWNANIA)
Od razu gotowe
bez wcześniejszego ładowania
Niskie samorozładowanie w odpowiednich warunkach
Prosta obsługa
wymiana po zużyciu
energia chemiczna
Wiele cykli ładowania i rozładowania
energia elektryczna

3.

Skąd bierze się prąd?
Przekrój uproszczony: ogniwo cynkowo-węglowe typu R6
ANODA (–)
Cynk (Zn). Zachodzi utlenianie.
KATODA (+)
MnO₂ z dodatkiem węgla. Zachodzi redukcja.
ELEKTROLIT
Wilgotna pasta NH₄Cl i ZnCl₂ przewodzi jony.
SEPARATOR
Rozdziela warstwy wewnątrz ogniwa i zapobiega
zwarciu.
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
elektrony płyną w obwodzie
zewnętrznym

4.

Dlaczego ta reakcja się kończy?
Trzy powody, dla których zwykłej baterii nie ładujemy ponownie
01
02
03
Zużywają się
reagenty
Zmienia się
wnętrze ogniwa
Ładowanie
może być groźne
Cynk stopniowo się utlenia, a
MnO₂ bierze udział w redukcji.
Maleje zdolność ogniwa do
dostarczania prądu.
Produkty reakcji i zmiany elektrod
nie cofają się w sposób
kontrolowany tak jak w
akumulatorze.
Wymuszony prąd może
spowodować wydzielanie gazów,
wycieki, zwarcie lub uszkodzenie
obudowy.
Zasada bezpieczeństwa: ogniw pierwotnych nie ładujemy.

5.

Ogniwo cynkowo-węglowe AA (R6)
Przykład 1 · ogniwo typu Leclanchégo · napięcie nominalne 1,5 V
R6
ANODA –
Obudowa cynkowa (Zn). Tutaj zachodzi utlenianie.
KATODA +
Mieszanina MnO₂ i węgla; pręt grafitowy odbiera prąd.
ELEKTROLIT
Wilgotna pasta zawierająca NH₄Cl i ZnCl₂.
AA to rozmiar, a nie skład chemiczny.
R6 — cynkowo-węglowe
·
LR6 — alkaliczne (KOH)

6.

Bateria płaska 4,5 V (3R12)
Przykład 2 · trzy ogniwa połączone szeregowo
POŁĄCZENIE SZEREGOWE
3R12
Jedna obudowa.
Trzy ogniwa po 1,5 V.
Napięcia się sumują
1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 V

7.

Gdzie spotykamy je na co dzień?
Ogniwa pierwotne są praktyczne zwłaszcza w urządzeniach pobierających mało prądu.
Piloty
Zegary
Latarki
Zabawki
Niski pobór prądu.
Wygodna wymiana baterii.
Długi czas pracy
przy niewielkim poborze.
Przenośne światło
bez zasilania z sieci.
Zasilanie ruchu
i prostych układów.

8.

Zalety i ograniczenia
Najważniejsze wnioski: kiedy jednorazowe źródło prądu ma sens?
ZALETY
OGRANICZENIA
Łatwe w użyciu
Jednorazowe
Gotowe od razu po włożeniu do urządzenia.
Zużyte ogniwa trzeba wymienić i zebrać osobno.
Dostępne i często niedrogie
Ograniczona wydajność
Popularne rozmiary łatwo kupić i wymienić.
Nie każdy typ nadaje się do dużego poboru prądu.
Niskie samorozładowanie
Ryzyko wycieku
Wybrane typy można długo przechowywać.
Uszkodzone lub stare baterie mogą zniszczyć
sprzęt.

9.

CO WARTO ZAPAMIĘTAĆ
01
02
03
Reakcja chemiczna
zamienia się w energię elektryczną.
Materiały się zużywają
dlatego zwykłego ogniwa nie ładujemy.
Po użyciu zbieramy osobno
i oddajemy baterie do punktu zbiórki.

10.

Źródła i materiały
Materiały merytoryczne, dokumentacja producentów oraz fotografie zespołu
01
Chemistry LibreTexts
Batteries and Fuel Cells — ogniwo Leclanchégo i reakcje
02
Engineering LibreTexts
Zinc/carbon batteries — materiały elektrod i elektrolit
03
Panasonic Energy
Dry Batteries FAQ — R6, LR6 i bezpieczeństwo użytkowania
04
VARTA
Super Heavy Duty 4.5 V — typ 3R12, cynkowo-węglowy
05
Gov.pl / MKiŚ
Segregacja odpadów — zbiórka zużytych baterii
Fotografie: materiały przekazane przez zespół. Schematy: opracowanie własne.