Construction et fonctionnement des piles alcalines
Les piles sont devenues l'un des équipements les plus importants et les plus utilisés aujourd'hui. Les piles sont utilisées là où l'alimentation en électricité n'est pas régulière, là où une faible tension est requise (c'est-à-dire inférieure à la tension d'alimentation) ; les montres, les téléphones mobiles et de nombreux autres petits types d'équipement qui nécessitent une tension moindre fonctionnent principalement sur batterie. L'avantage principal de la pile est qu'elle peut être rechargée et utilisée si sa capacité à fournir de l'énergie diminue. Les éléments sont l'unité de la pile, de nombreux éléments forment une pile. Il existe principalement deux types de piles, pile au plomb-acide et pile alcaline.
La première pile alcaline a été mise sur le marché par Eveready Battery, Toronto. Elle a été développée par Lew Urry, qui était attaché à cette entreprise en tant qu'ingénieur chimiste.
Lew Urry a développé la petite pile alcaline en 1949. L'inventeur travaillait pour la société Eveready Battery Co. dans leur laboratoire de recherche à Parma, Ohio. La pile alcaline dure cinq à huit fois plus longtemps que les cellules au zinc-carbone, leurs prédécesseurs.
Piles alcalines
Ces piles ont été introduites pour surmonter le poids et la faiblesse mécanique des plaques de plomb. Le principe de fonctionnement de la pile alcaline est basé sur la réaction entre le zinc (Zn) et le dioxyde de manganèse (MnO2). Une pile alcaline porte ce nom car l'électrolyte utilisé est l'hydroxyde de potassium, une substance purement alcaline.
Avantages de la pile alcaline
Elle a une densité d'énergie élevée.
Cette pile fonctionne aussi bien en applications continues qu'intermittentes.
Elle fonctionne aussi bien à un débit faible qu'à un débit élevé.
Elle fonctionne également bien à température ambiante ainsi qu'à basse température.
La pile alcaline a également une résistance interne faible.
Elle a une durée de vie suffisamment longue.
Le risque de fuite est faible avec cette pile.
Elle a une meilleure stabilité dimensionnelle.
Inconvénient de la pile alcaline
Pratiquement, ce type de pile n'a aucun inconvénient, sauf son coût élevé.
Construction de la pile alcaline
Le corps de la pile est constitué d'un tambour en acier creux. Ce tambour contient tous les matériaux de la pile et sert également de cathode. Le terminal positif de la pile est projeté du haut de ce tambour. De la poudre de dioxyde de manganèse (MnO2) finement granulée, mélangée à de la poussière de charbon, est moulée sur la surface périphérique intérieure du cylindre creux. Ce mélange moulé sert de mélange cathodique de la pile alcaline. La surface intérieure de la couche épaisse de mélange cathodique est recouverte d'un séparateur en papier. L'espace central, à l'intérieur de ce séparateur en papier, est rempli de poudre de zinc avec un électrolyte d'hydroxyde de potassium. Le zinc sert d'anode, et sa forme en poudre augmente la surface de contact. Le séparateur en papier imbibé d'hydroxyde de potassium maintient l'électrolyte entre la cathode (MnO2) et l'anode (Zn). Un pin métallique (préférablement en laiton) est inséré le long de l'axe central de la pile alcaline pour collecter la charge négative. Ce pin est appelé pin collecteur négatif. Ce pin est en contact avec un capuchon scellé métallique. Il y a un couvercle en plastique juste à l'intérieur du capuchon scellé métallique, et ce couvercle en plastique sépare électriquement le tambour d'acier positif et le capuchon de fin négatif de la pile alcaline.
Dans une cellule de pile alcaline, la poudre de zinc sert d'anode ; le dioxyde de manganèse sert de cathode et l'hydroxyde de potassium sert d'électrolyte.
La première demi-réaction est,
La deuxième demi-réaction est,
Réaction globale,
Une cellule de pile alcaline est notée pour 1,5 V. Une nouvelle cellule alcaline non déchargée affiche une tension de 1,50 à 1,65 V. La tension moyenne tension sous charge peut être de 1,1 à 1,3 V. Une cellule alcaline AA est généralement notée pour 700 mA.
Il existe divers types de piles alcalines selon différents paramètres.
Selon la composition des matériaux actifs des plaques, il existe quatre types de piles. Ils sont comme suit,
Nickel-fer (ou Edison).
Nickel-cadmium (ou Nife).
Argent-zinc.
Pile Alkum.
Selon la méthode d'assemblage, ces piles sont classées en cellules ou piles scellées et non scellées.
Selon la conception des plaques, la pile alcaline est classée en pile à poche fermée et à poche ouverte.
Utilisations des piles alcalines
Il existe divers types de piles et différentes piles sont utilisées pour différents usages. Par exemple, les piles nickel-fer sont utilisées pour la propulsion des chariots industriels et des locomotives minières. Dans les conditions climatiques également, ce type de pile est utilisé. Un autre type de pile alcaline est la pile nickel-cadmium ; elles sont utilisées dans les avions commerciaux et militaires pour initier le moteur principal. Ainsi, on peut dire que la pile alcaline est principalement utilisée dans les véhicules mobiles et à des fins industrielles.
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