17.6: Betri na seli za mafuta

Last updated
Save as PDF

Page ID: 188797

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

Eleza electrochemistry inayohusishwa na betri kadhaa za kawaida
Tofautisha uendeshaji wa kiini cha mafuta kutoka kwa ile ya betri

Kuna bidhaa nyingi za teknolojia zinazohusiana na karne mbili zilizopita za utafiti wa electrochemistry, hakuna dhahiri zaidi kuliko betri. Betri ni kiini cha galvanic ambacho kimetengenezwa na kujengwa kwa njia inayofaa zaidi matumizi yake yaliyotarajiwa chanzo cha nguvu za umeme kwa programu maalum. Miongoni mwa betri za kwanza zilizofanikiwa ilikuwa kiini cha Daniell, kilichotegemea oxidation ya pekee ya zinki na ions za shaba (II) (Kielelezo 17.8):

Zn (s) + {Cu}^{2 +} (a q) ⟶ {Zn}^{2 +} (a q) + Cu (s)

Takwimu hii ina kuchora patent kwa kiini electrochemical upande wa kushoto ulioitwa Element Daniell na mchoro wa kiini electrochemical upande wa kulia. Katika mchoro, beakers mbili zinaonyeshwa. Kila ni zaidi ya nusu kamili. Beaker upande wa kushoto ina suluhisho la bluu. Beaker upande wa kulia ina ufumbuzi usio na rangi. Bomba la kioo katika sura ya U iliyoingizwa huunganisha beakers mbili katikati ya mchoro. Yaliyomo ya tube hayana rangi. Mwisho wa zilizopo ni chini ya uso wa ufumbuzi katika beakers na kuziba ndogo kijivu ni sasa katika kila mwisho wa tube. Plug katika beaker ya kushoto inaitwa “Plug Porous.” Kila beaker inaonyesha strip chuma sehemu iliyoingia katika kioevu. Beaker upande wa kushoto ina mchoro wa fedha unaoitwa “Z n anode” hapo juu. Beaker upande wa kulia ina mchoro wa rangi ya machungwa ambayo inaitwa “C u cathode” hapo juu. Waya hupanda juu na kuelekea katikati kutoka juu ya kila moja ya vipande hivi kabla ya kuacha. Mwisho wa waya wa kushoto unaonyesha hadi ishara hasi. Mwisho wa waya wa kulia unaonyesha hadi ishara nzuri. Mshale unaonyesha kuelekea waya wa kushoto ambao umeandikwa “Mtiririko wa e superscript hasi.” mshale ikiwa inaenea kutoka Z n strip katika ufumbuzi jirani. Ncha ya mshale huu imeandikwa “Z n superscript 2 plus.” Mshale wa mviringo unatoka kwenye daraja la chumvi ndani ya beaker upande wa kushoto ndani ya suluhisho la bluu. Ncha ya mshale huu imeandikwa “S O subscript 4 superscript 2 hasi.” Mshale uliojitokeza unatoka kwenye suluhisho katika beaker upande wa kulia wa mstari wa C u. Msingi wa mshale huu umeandikwa “C u superscript 2 plus.” Mshale wa mviringo unatoka kwenye suluhisho lisilo na rangi kwa daraja la chumvi kwenye beaker upande wa kulia. Msingi wa mshale huu umeandikwa “S O subscript 4 superscript 2 hasi.” Tu haki ya katikati ya daraja chumvi juu ya tube mshale ni kuwekwa kwenye daraja chumvi kwamba pointi chini na kulia. Msingi wa mshale huu umeandikwa “Z n superscript 2 plus.” Tu juu ya mkoa huu wa tube inaonekana studio “Flow of cations.” Tu kushoto katikati ya daraja chumvi juu ya tube mshale ni kuwekwa kwenye daraja chumvi kwamba pointi chini na kushoto. Msingi wa mshale huu umeandikwa “S O subscript 4 superscript 2 hasi.” Tu juu ya mkoa huu wa tube inaonekana studio “Flow of anions.”

Kielelezo 17.8 Mchoro wa kiini cha Daniell kilichochukuliwa kutoka kwenye uchapishaji wa jarida la 1904 (kushoto) pamoja na mfano uliorahisishwa unaoonyesha electrochemistry ya seli (kulia). Mpangilio wa 1904 ulitumia sufuria ya udongo wa porous kwa wote wawili kuwa na moja ya maudhui ya nusu-kiini na kutumika kama daraja la chumvi kwa nusu-kiini kingine.

Betri za kisasa zipo katika aina nyingi za kuzingatia maombi mbalimbali, kutoka kwa betri ndogo za kifungo ambazo hutoa mahitaji ya nguvu ya kawaida ya wristwatch kwa betri kubwa sana zinazotumiwa kutoa nishati ya ziada kwa gridi za nguvu za manispaa. Baadhi ya betri zimeundwa kwa ajili ya programu za matumizi moja na haziwezi kuchajiwa tena (seli za msingi), wakati wengine hutegemea athari za kiini zinazorekebishwa kwa urahisi ambazo zinaruhusu recharging na chanzo cha nguvu cha nje (seli za sekondari). Sehemu hii itatoa muhtasari wa mambo ya msingi electrochemical ya betri kadhaa ukoo kwa watumiaji wengi, na kuanzisha kifaa kuhusiana electrochemical iitwayo kiini mafuta ambayo inaweza kutoa utendaji bora katika baadhi ya maombi.

Unganisha na Kujifunza

Tembelea tovuti hii ili ujifunze zaidi kuhusu betri.

Betri za Kutumia moja

Betri ya msingi ya kawaida ni kiini kilicho kavu, kinachotumia uwezo wa zinki kama chombo na anode (“—” terminal) na fimbo ya grafiti kama cathode (“+” terminal). Zn inaweza kujazwa na kuweka electrolyte iliyo na manganese (IV) oksidi, zinki (II) kloridi, kloridi ya amonia, na maji. Fimbo ya grafiti imeingizwa kwenye kuweka electrolyte ili kukamilisha kiini. Menyu ya kiini ya pekee inahusisha oxidation ya zinki:

mmenyuko wa anode: Zn (s) ⟶ {Zn}^{2+} (a q) + 2 e^{-}

na kupunguza manganese (IV)

majibu ya kupunguza: 2 {Hapana}_{2} (s) + 2 {NH}_{4} Cl (a q) + 2 e^{-} ⟶ {Mn}_{2} O_{3} (s) + 2 {NH}_{3} (a q) + H_{2} O (l) + 2 {Cl}^{-}

ambayo pamoja hutoa mmenyuko wa seli:

mmenyuko wa seli: 2 {Hapana}_{2} (s) + 2 {NH}_{4} Cl (a q) + Zn (s) ⟶ {Zn}^{2+} (a q) + {Mn}_{2} O_{3} (s) + 2 {NH}_{3} (a q) + H_{2} O (l) + 2 {Cl}^{-} E_{kiini} ~ 1.5 V

Voltage (uwezo wa seli) ya seli kavu ni takriban 1.5 V. seli kavu zinapatikana kwa ukubwa mbalimbali (k.m. D, C, AA, AAA). Ukubwa wote wa seli kavu wanaunda vipengele sawa, na hivyo huonyesha voltage sawa, lakini seli kubwa zina kiasi kikubwa cha reactants za redox na kwa hiyo zina uwezo wa kuhamisha kiasi kikubwa cha malipo. Kama seli nyingine za galvanic, seli kavu zinaweza kushikamana katika mfululizo ili kuzalisha betri na matokeo makubwa ya voltage, ikiwa inahitajika.

Mchoro wa sehemu ya msalaba wa betri ya kiini kavu huonyeshwa. Sura ya jumla ya seli ni cylindrical. Upeo wa uso wa silinda, unaonyeshwa kama mstari mwembamba mwembamba, unaitwa “zinki inaweza (electrode).” Chini ya hii ni kidogo nene giza kijivu uso kwamba inashughulikia uso lateral, juu, na chini ya betri, ambayo ni lebo “porous separator.” Ndani ni zambarau kanda na wengi sawasawa spaced ndogo dots nyeusi zambarau, kinachoitwa “Weka ya M n O Subscript 2, N H subscript 4 C l, Z n C l subscript 2, maji (cathode).” Fimbo ya kijivu giza, iliyoitwa “fimbo ya kaboni (electrode),” inatoka juu ya betri, na kuacha pengo la chini ya moja ya tano urefu wa betri chini ya fimbo hadi chini ya silinda. Sehemu nyembamba ya mstari wa kijivu chini ya silinda inaitwa “Chuma cha chini cha chuma (hasi).” Juu sana ya silinda ina nyembamba kijivu uso kwamba curves zaidi katika kituo juu ya juu ya electrode kaboni katikati ya silinda. Uso huu wa juu umeandikwa “Chuma cha juu cha chuma (chanya).” Mstari mwembamba wa kijivu chini ya uso huu umeitwa “Insulator.” Chini ya hili, juu ya kanda ya zambarau, na nje ya electrode ya kaboni katikati ni mkoa wa machungwa unaoitwa “Muhuri.”

Kielelezo 17.9 Mchoro wa schematic unaonyesha kiini cha kawaida cha kavu.

Unganisha na Kujifunza

Tembelea tovuti hii ili ujifunze zaidi kuhusu betri za zinc-kaboni.

Betri za alkali (Kielelezo 17.10) zilianzishwa katika miaka ya 1950 ili kuboresha utendaji wa seli kavu, na ziliundwa karibu na wanandoa wa redox sawa. Kama jina lao linavyoonyesha, aina hizi za betri hutumia electrolytes ya alkali, mara nyingi hidroksidi ya p Athari ni

\begin{array}{l} \underline{\begin{array}{l} anode: Zn (s) + 2 {OH}^{-} (a q) ⟶ ZNo (s) + H_{2} O (l) + {2e}^{-} \\ kathodi: 2 {Hapana}_{2} (s) + H_{2} O (l) + {2e}^{-} ⟶ {Mn}_{2} O_{3} (s) + {2OH}^{-} (a q) \end{array}} \\ kiini: Zn (s) + {2mNo}_{2} (s) ⟶ ZNo (s) + {Mn}_{2} O_{3} (s) E_{kiini} = +1.43 V \end{array}

Betri ya alkali inaweza kutoa mara tatu hadi tano nishati ya seli ya kavu ya zinki-kaboni ya ukubwa sawa. Betri za alkali zinaweza kuvuja hidroksidi ya potasiamu, hivyo zinapaswa kuondolewa kwenye vifaa vya kuhifadhi muda mrefu. Wakati baadhi ya betri alkali ni rechargeable, wengi si. Majaribio ya kurejesha betri ya alkali ambayo haipatikani mara nyingi husababisha kupasuka kwa betri na kuvuja kwa electrolyte ya hidroksidi ya potasiamu.

Mchoro wa sehemu ya msalaba wa betri ya alkali inavyoonyeshwa. Sura ya jumla ya seli ni cylindrical. Upeo wa uso wa silinda, unaonyeshwa kama mstari mwembamba mwembamba, unaitwa “Nje ya nje.” Chini ya hii ni nyembamba, mwanga kijivu uso kwamba inashughulikia uso lateral na juu ya betri. Ndani ni kanda ya buluu yenye dots nyingi zenye rangi nyeusi sawasawa, zilizoitwa “M n O subscript 2 (cathode).” Safu nyembamba ya kijivu ni ndani tu, ambayo inaitwa “Ion conductive separator.” Eneo la rangi ya zambarau na dots nyingi za giza ndogo zinazowekwa sawasawa hujaza katikati ya betri na inaitwa “zinki (anode).” Juu sana ya betri ina uso mwembamba wa rangi ya kijivu juu ya eneo la kati la zambarau. Upeo wa uso hapo juu umeandikwa “Uunganisho mzuri (pamoja).” Chini ya betri, muundo wa machungwa, unaoitwa “Kinga ya kinga,” iko chini ya mikoa ya kati ya zambarau na bluu. Muundo huu ana muundo kijivu kwamba inaonekana kama msumari na kichwa chake chini na alisema mwisho kupanua zaidi katika kituo cha betri. Muundo huu wa msumari unaitwa “Sasa pick up.” Chini ya betri ni uso mwembamba wa kijivu unaofanyika na kofia ya kinga. Uso huu umeandikwa “Terminal mbaya (hasi).”

Kielelezo 17.10 Betri za alkali ziliundwa kama nafasi bora za betri za zinki-kaboni (kiini kavu).

Unganisha na Kujifunza

Tembelea tovuti hii ili ujifunze zaidi kuhusu betri za alkali.

Betri zinazotumika (Sekondari)

Nickel-cadmium, au NiCd, betri (Kielelezo 17.11) zinajumuisha cathode ya nickel-plated, anode ya cadmium-plated, na electrode ya hidroksidi Sahani nzuri na hasi, ambazo zinazuiwa kupunguzwa na separator, zimeunganishwa pamoja na kuweka katika kesi hiyo. Hii ni muundo wa “jelly-roll” na inaruhusu kiini cha NiCd kutoa sasa zaidi kuliko betri ya alkali ya ukubwa sawa. Athari ni

\begin{array}{l} \underline{\begin{array}{l} anode: Cd (s) + {2OH}^{-} (a q) ⟶ {Cd (OH)}_{2} (s) + {2e}^{-} \\ kathodi: {No}_{2} (s) + {2H}_{2} O (l) + {2e}^{-} ⟶ {Ni (OH)}_{2} (s) + {2OH}^{-} (a q) \end{array}} \\ kiini: Cd (s) + {No}_{2} (s) + {2H}_{2} O (l) ⟶ {Cd (OH)}_{2} (s) + {Ni (OH)}_{2} (s) E_{kiini} ~ 1.2 V \end{array}

Wakati wa kutibiwa vizuri, betri ya NiCd inaweza kurejeshwa mara 1000. Cadmium ni chuma nzito yenye sumu hivyo betri za NiCd hazipaswi kamwe kupasuka au kuchomwa moto, na zinapaswa kutengwa kwa mujibu wa miongozo husika ya taka ya sumu.

Mchoro unaonyeshwa kwa sehemu ya msalaba wa betri ya cadmium ya nickel. Betri hii iko katika sura ya cylindrical. Safu nyekundu ya nje inaitwa “kesi.” Tu ndani ya safu hii ni nyembamba, giza kijivu safu ambayo ni lebo chini ya silinda kama “Negative electrode mtoza.” Fimbo ya fedha inaenea zaidi kupitia katikati ya betri, ambayo imezungukwa na tabaka zinazobadilisha, zilizoonyeshwa kama bendi za kurudia wima, za njano, zambarau, njano, na bluu. Bendi nyembamba ya kijivu nyeusi inaenea kote juu ya bendi hizi zinazobadilisha, ambazo zimeandikwa “Mtozaji wa electrode mzuri.” Bendi nyembamba ya kijivu inaonekana chini ya silinda, ambayo inaitwa “Metal bottom cover (hasi).” Muundo mdogo wa mstatili wa kijivu na nyeupe upo juu ya silinda ya kati ya fedha, ambayo inaitwa “Valve ya usalama.” Zaidi ya hii ni safu ya machungwa kwamba curves zaidi juu ya valve usalama, ambayo ni kinachoitwa “Insulation pete.” Juu ya hii ni safu nyembamba ya kijivu inayojenga zaidi kidogo katikati, ambayo inaitwa “Metal juu cover (plus).” Mshale wa kijivu unaonyesha mstatili upande wa kulia unaoonyesha tabaka katikati ya betri chini ya ukuzaji. Kutoka fimbo ya kati ya fedha, tabaka zilizoonyeshwa kurudia muundo wa kubadilisha njano, bluu, njano, na zambarau mara tatu, na safu ya mwisho ya njano inayofunika safu ya mwisho ya zambarau. Safu ya nje ya zambarau inaitwa “Electrode hasi.” Safu ya njano chini yake inaitwa “Separator.” Safu ya bluu ndani tu inaitwa “Electrode nzuri.”

Kielelezo 17.11 betri za NiCd hutumia muundo wa “jelly-roll” ambao huongeza kiasi cha sasa betri inaweza kutoa ikilinganishwa na betri sawa ya alkali.

Unganisha na Kujifunza

Tembelea tovuti hii kwa taarifa zaidi kuhusu betri za nikeli za cadmium zinazoweza kutolewa

Betri za lithiamu ion (Kielelezo 17.12) ni miongoni mwa betri zinazoweza kutumika zaidi na hutumiwa katika vifaa vingi vya elektroniki vinavyotumika. Athari ni

\begin{array}{l} \underline{\begin{array}{l} anode: {LiCOO}_{2} ⇌ {Li}_{1 - x} {CoO}_{2} + x {Li}^{+} + x e^{-} \\ kathodi: x {Li}^{+} + x e^{-} + x C_{6} ⇌ x {Lic}_{6} \end{array}} \\ kiini: {LiCOO}_{2} + x C_{6} ⇌ {Li}_{1 - x} {CoO}_{2} + x {Lic}_{6} E_{kiini} ~ 3.7 V \end{array}

Variable stoichiometry majibu kiini husababisha tofauti katika voltages kiini, lakini kwa hali ya kawaida, x ni kawaida si zaidi ya 0.5 na voltage ya seli ni takriban 3.7 V. betri lithiamu ni maarufu kwa sababu wanaweza kutoa kiasi kikubwa sasa, ni nyepesi kuliko kulinganishwa betri ya aina nyingine, kuzalisha voltage karibu mara kwa mara kama wao kutokwa, na tu polepole kupoteza malipo yao wakati kuhifadhiwa.

Takwimu hii inaonyesha mfano wa mtiririko wa malipo katika betri ya lithiamu ioni. Kwa upande wa kushoto, muundo wa takriban wa ujazo uliofanywa na kubadilisha nyanja nyekundu, kijivu, na zambarau zimeandikwa hapa chini kama “electrode nzuri.” Sehemu za rangi ya zambarau zinatambuliwa na lebo “lithiamu.” Sehemu za kijivu zinatambuliwa na lebo “Metal.” Sehemu nyekundu zinatambuliwa na lebo “oksijeni.” Juu ya muundo huu ni lebo “Charge” ikifuatiwa na mshale wa kijani unaoelekeza kulia. Kwa upande wa kulia ni takwimu na tabaka za nyanja nyeusi zinazounganishwa na nyanja za rangi ya zambarau ziko katika mapungufu kati ya tabaka. Tabaka nyeusi zimeandikwa “Tabaka za Graphite.” Chini ya muundo wa rangi ya zambarau na nyeusi ni lebo “Electrode hasi.” Juu ni lebo ya “kutokwa,” ambayo inatanguliwa na mshale wa rangi ya bluu ambayo inaashiria kushoto. Katikati ya mchoro kati ya miundo miwili ni nyanja sita za rangi ya zambarau ambazo kila zimeandikwa na alama ya pamoja. Tatu ikiwa mishale ya kijani kupanua kutoka nyekundu, zambarau, na kijivu muundo kwa kila moja ya tatu karibu zambarau pamoja na lebo nyanja. Green ikiwa mishale kupanua kutoka upande wa kulia wa juu na chini ya hizi tatu zambarau pamoja lebo nyanja nyeusi na zambarau layered muundo. Mishale mitatu ya bluu hupanua kutoka kwa muundo wa rangi ya zambarau na nyeusi hadi kwenye nyanja tatu za rangi ya zambarau pamoja na zilizoandikwa katikati ya mchoro. Msingi wa kila mshale una mduara uliofanywa na mstari uliojaa mviringo katika muundo uliowekwa. Chini kabisa kati ya nyanja tatu za rangi ya zambarau pamoja na alama zilizofikiwa na mishale ya buluu ina mshale wa pili wa bluu unaoenea kutoka upande wake wa kushoto ambao unaelekeza kwenye nyanja ya zambarau katika muundo wa rangi ya zambarau, kijani na kijivu.

Kielelezo 17.12 Katika betri ya lithiamu ion, malipo inapita kama ions lithiamu huhamishwa kati ya anode na cathode.

Unganisha na Kujifunza

Ziara tovuti hii kwa taarifa zaidi kuhusu betri lithiamu ion.

Betri ya asidi ya risasi (Kielelezo 17.13) ni aina ya betri ya sekondari inayotumiwa kwa kawaida katika magari. Ni gharama nafuu na ina uwezo wa kuzalisha sasa ya juu inayohitajika na motors starter magari. Athari za betri ya asidi ya risasi ni

\begin{array}{l} \underline{\begin{array}{l} anode: Pb (s) + {HSO}_{4}^{-} (a q) ⟶ {PBSO}_{4} (s) + H^{+} (a q) + {2e}^{-} \\ {cathode: PBo}_{2} (s) + {HSO}_{4}^{-} (a q) + {3H}^{+} (a q) + {2e}^{-} ⟶ {PBSO}_{4} (s) + 2 H_{2} O (l) \end{array}} \\ kiini: Pb (s) + {PBo}_{2} (s) + 2 H_{2} {KWA HIVYO}_{4} (a q) ⟶ {2PbSO}_{4} (s) + 2 H_{2} O (l) E_{kiini} ~ 2 V \end{array}

Kila kiini hutoa 2 V, hivyo seli sita zinaunganishwa katika mfululizo ili kuzalisha betri ya gari 12-V. Betri za asidi za risasi ni nzito na zina electrolyte ya kioevu ya caustic, H ₂ SO ₄ (aq), lakini mara nyingi bado ni betri ya uchaguzi kwa sababu ya wiani wao wa sasa. Kwa kuwa betri hizi zina kiasi kikubwa cha kuongoza, lazima ziweke vizuri.

Mchoro wa betri ya asidi ya risasi huonyeshwa. Kamba nyeusi ya nje, ambayo inaitwa “kinga ya kinga” iko katika mfumo wa prism mstatili. Grey cylindrical makadirio kupanua juu kutoka uso wa juu wa betri katika nyuma kushoto na nyuma pembe kulia. Kona ya nyuma ya kulia, makadirio yameandikwa “Terminal nzuri.” Kona ya nyuma ya kulia, makadirio yameandikwa “Terminal mbaya.” Safu ya chini ya mchoro wa betri ni rangi ya kijani ya giza, ambayo inaitwa “Punguza H subscript 2 S O subscript 4.” Kifuniko cha nje cha bluu kinaendelea juu kutoka eneo hili karibu na juu ya betri. Ndani, “karatasi” za wima za kijivu na nyeupe zimejaa pamoja katika vitengo vya kurudia ndani ya betri. Betri ina pande zilizokatwa ili kuonyesha vitengo vitatu vya kurudia ambavyo vinatenganishwa na wagawaji weusi wima, ambao huitwa kama “wagawaji wa seli.” Tabaka za kijivu katika vitengo vya kurudia zimeandikwa “Electrode hasi (risasi).” Tabaka nyeupe zimeandikwa “Electrode yenye nguvu (dioksidi ya risasi).”

Kielelezo 17.13 betri ya asidi ya risasi katika gari yako ina seli sita zilizounganishwa katika mfululizo wa kutoa 12 V.

Unganisha na Kujifunza

Tembelea tovuti hii kwa habari zaidi kuhusu betri za asidi za risasi.

Seli za mafuta

Kiini cha mafuta ni kiini cha galvaniki kinachotumia fueli za mwako za jadi, mara nyingi hidrojeni au methane, ambazo zinaendelea kulishwa ndani ya seli pamoja na kioksidishaji. (Njia mbadala, lakini si maarufu sana, jina la kiini cha mafuta ni betri ya mtiririko.) Ndani ya seli, mafuta na kioksidishaji hupitia kemia sawa ya redoksi kama inapokwisha mwako, lakini kupitia electrochemical iliyochochewa ambayo ni ya ufanisi zaidi kwa kiasi kikubwa. Kwa mfano, kiini cha kawaida cha mafuta ya hidrojeni hutumia electrodes za grafiti zilizoingizwa na vichocheo vya platinamu ili kuharakisha athari mbili za nusu za seli:

Mchoro unaonyeshwa kwa kiini cha mafuta ya hidrojeni. Katikati ni mstatili wima ambayo ni kivuli kijivu giza na kinachoitwa “Electrolyte.” Mkoa huu una maandiko mawili kwa H superscript plus ndani yake. Kwa kulia na kushoto ni rectangles nyembamba wima kivuli mwanga kijivu. Yule wa kulia ni kinachoitwa “Cathode” na moja upande wa kushoto ni kinachoitwa “Anode.” Upande wa kushoto wa eneo la kijivu lenye mwanga wa kushoto zaidi ni kanda nyeupe iliyoumbwa kama mabano ya kushoto yaliyofungwa. Mshale wa manjano unaelekeza katika eneo nyeupe na lebo ya kuonyesha “Fuel In.” Katikati ya eneo nyeupe ni mishale miwili ya njano inayoelekeza kuelekea kivuli cha kijivu kinachoitwa “H subscript 2.” Chini ya mkoa mweupe ni mshale wa manjano unaoonyesha kuwa ni kinachoitwa “Mafuta ya ziada.” Upande wa kulia ni mkoa mwingine mweupe ambao hufanya sura ya bracket iliyofungwa sahihi. Kuna mishale miwili yenye lebo “Air In” na “H subscript 2 O” upande wa juu kushoto wa eneo hili akizungumzia. Mshale mmoja ni rangi ya bluu na moja ni bluu giza. Katikati ya eneo nyeupe ni mshale wa bluu mwembamba unaoelekea kwenye kivuli cha kijivu. Mshale umeandikwa “O subscript 2.” Chini ya hayo ni mishale miwili ya bluu yenye giza inayoonyesha kutoka kwenye kivuli kijivu hadi eneo nyeupe lililoitwa “H subscript 2 O.” Chini ya mkoa mweupe ni mshale wa bluu mwembamba kwa O subscript 2 na mshale wa bluu wa giza kwa H subscript 2 O akizungumzia. Hii imeandikwa “Gesi zisizotumiwa nje.” Makundi ya mstari mweusi hupanua zaidi kutoka mikoa ya kivuli kivuli. Makundi haya ya mstari yanaunganishwa na sehemu ya usawa ambayo ina sura ya curly katika mduara katikati. Sura hii inaitwa “Umeme Sasa.” Katika mkoa wa kushoto wa kijivu kivuli juu ya mishale ya njano ni mshale nyekundu unaoelekeza juu, studio e superscript minus juu yake, na kisha mshale mwingine nyekundu. Sehemu ya mstari mweusi juu ya eneo hili pia ina lebo e superscript minus. Ambapo mstari unarudi kulia kuunganisha kwenye sura ya sasa ya Umeme ni mshale nyekundu unaoelekea kulia. Upande wa pili wa umbo ambako mstari unageuka chini ili kuungana na kanda nyingine ya kivuli cha kijivu nyekundu ni mshale mwekundu-unaoelekea chini. Chini ya mshale huo katika mkoa mwembamba wa kijivu ni lebo e superscript minus, ikifuatiwa na mshale nyekundu chini, ikifuatiwa na studio nyingine e superscript minus kwamba ataacha kabla ya mwanga mshale bluu akizungumzia katika eneo kivuli.

Kielelezo 17.14 Katika seli hii ya mafuta ya hidrojeni, oksijeni kutoka hewa humenyuka na hidrojeni, huzalisha maji na umeme.

\begin{array}{l} \underline{\begin{array}{l} Anode: 2 H_{2} (g) ⟶ 4 H^{+} (a q) + {4e}^{-} \\ Kathodi: O_{2} (g) + 4 H^{+} (a q) + {4e}^{-} ⟶ {2H}_{2} O (g) \end{array}} \\ Kiini: 2 H_{2} (g) + O_{2} (g) ⟶ 2 H_{2} O (g) E_{kiini} ~ 1.2 V \end{array}

Aina hizi za seli za mafuta kwa ujumla huzalisha voltages ya takriban 1.2 V. ikilinganishwa na inji ya mwako ndani, ufanisi wa nishati ya kiini cha mafuta kwa kutumia mmenyuko huo wa redox ni kawaida zaidi ya mara mbili (~ 20% - 25% kwa inji dhidi ya ~ 50% - 75% kwa kiini cha mafuta). Seli za mafuta ya hidrojeni hutumiwa kwa kawaida kwenye misioni ya nafasi iliyopanuliwa, na prototypes za magari binafsi zimeandaliwa, ingawa teknolojia inabakia kiasi kidogo.

Unganisha na Kujifunza

Angalia kiungo hiki ili ujifunze zaidi kuhusu seli za mafuta.