Alkaliparisto

Alkaliparisto


Alkaliparistoa käytetään jännitelähteenä erilaisissa sähkölaitteissa. Pariston toiminta perustuu kemialliseen reaktioon, jossa kemiallinen energia muuttuu hyödynnettäväksi sähköiseksi energiaksi. Energia syntyy alkaliparistoissa sinkin (Zn) ja mangaanidioksidin (MnO2) välisissä kemiallisissa reaktiossa. Alkaliparistoissa elektrolyyttina käytetään kaliumhydroksidia (KOH). Käyttämättömän alkalipariston (yhden sähköparin) nimellisjännite on 1,5 volttia. Sähköpareja voidaan kytkeä paristoissa sarjaan, jolloin esim. alla olevassa kuvassa keskellä olevan punaisen pariston jännite on 9 volttia (6 sähköparia sarjassa). Ensimmäiset nykyaikaiset Zn/MnO2 -alkaliparistot ilmestyivät markkinoille vuonna 1960.[1] [2]

alkpar.jpg
Erilaisia alkaliparistoja


Toiminta

Alkaliparistoissa sähköinen jännite syntyy sen elektrodeilla tapahtuvissa kemiallisissa reaktioissa. Kyseessä on siis sähköpari, jossa on miinuskohtio ja pluskohtio. Miinuskohtiota sanotaan anodiksi, jossa tapahtuu hapettuminen. Pluskohtiota sanotaan puolestaan katodiksi, jossa tapahtuu pelkistyminen. Anodin ja katodin välissä on nestemäistä elektrolyyttia, joka johtaa sähköä. Elektronit virtaavat paristossa elektrolyytin välityksellä anodilta katodille. Alkaliparistoissa anodi on valmistettu sinkkijauheesta (Zn). Jauheena siksi, että se pienentää pariston sisäresistanssia ja kasvattaa tehotiheyttä. Katodi on puolestaan valmistettu mangaanidioksidista (MnO2), joka on jauhemainen luonnosta helposti löydettävissä oleva suola. Katodille lisätään jonkin verran hiiltä, joka kasvattaa johtavuutta.
Elektrolyyttina alkaliparistoissa käytetään alkalista kaliumhydroksidia (KOH), mistä on peräisin alkalipariston nimitys. Kaliumhydroksidi on voimakkaasti emäksinen aine, mistä johtuen alkaliparistoja ei saisi päästää vuotamaan. Elektrolyyttiin lisätään yleensä hieman sinkkioksidia (ZnO), joka hidastaa sinkkianodin korroosiota.
Alkaliparistossa tapahtuvat kemialliset puolireaktiot ovat:
1) Zn + 2OH- → ZnO + H2O + 2e-
2) 2MnO2 + H2O + 2e- → Mn2O3 + 2OH-
Ja kokonaisreaktio on siten: Zn + 2MnO2 → ZnO + Mn2O3 , E = 1,5V
Alkaliparisto eroaa hiilisinkkiparistosta siten, että hiilisinkkiparistoissa käytetään elektrolyyttina ammoniumkloridia (NH4Cl) tai sinkkikloridia (ZnCl2). Tästä johtuen alkaliparistolla onkin korkeampi tehotiheys ja pidempi säilyvyysaika kuin hiilisinkkiparistolla. [3] [4] [5]

Rakenne

Alkaliparisto on rakenteeltaan sylinterimäinen solu, joka on teräksisen kuoren sisällä. Kuoren sisäseinämissä on onttona sylinterinä katodimateriaalia (MnO2). Katodisylinterin sisällä on erotinrenkaita, jotka estävät anodi- ja katodimateriaalien sekoittumisen keskenään ja siten sähköparin oikosulun. Erotinrenkaiden sisällä on anodimateriaalia (sinkkijauhe), joka sijaitsee siis pariston keskellä. Erotinrenkaat on valmistettu synteettisestä polymeerista tai selluloosasta. Emäksinen elektrolyyttiliuos (KOH) kuljettaa elektroneja anodin ja katodin välillä pariston sisällä. Alkalipariston päissä on metalliset kuoret, jotka kertovat pariston polariteetin. Anodi on yhdistetty pariston pohjaan, joka on litteä (miinuskohtio). Katodi on puolestaan yhdistetty pariston toiseen päähän, jossa on kohollaan oleva nuppi (pluskohtio). [6] [7]

Käyttökohteet

Alkaliparistoja käytetään jännitelähteinä nykyään lukuisissa kuluttajaelektroniikkatuotteissa. Näitä ovat muun muassa kaukosäätimet, kellot, lelut, kamerat, kannettavat audiolaitteet, taskulaskimet sekä taskulamput. Palovaroittimissa käytetään 9 voltin neppariparistoa. Alkaliparistot soveltuvat paljon virtaa kuluttaviin laitteisiin, koska alkaliparistoissa on korkeampi energiatiheys ja parempi sähkönjohtavuus kuin hiilisinkkiparistoissa. [8] [9]

Ympäristöystävällisyys ja kierrätys

Kun alkaliparisto vanhenee, niin se tulee alttiiksi vuotamaan emäksistä kaliumhydroksidia. Tämä voi aiheuttaa käyttäjälle hengitysteiden ahdistusta tai silmä- ja ihoärsytystä. Vuotamista voidaan estää käyttämällä yhdessä laitteessa vain saman tyypin alkaliparistoja sekä poistamalla paristot laitteesta kun sitä ei käytetä. Kannattaa myös vaihtaa aina kaikki laitteen paristot samalla kertaa uusiin.
EU-lainsäädännön mukaisen WEEE-direktiivin tarkoituksena on suojella terveyttä ja ympäristöä. Direktiivin mukaan sähkö- ja elektroniikkaromu pitää kierrättää tai hävittää oikein. Tämä koskee myös alkaliparistoja, joita ei saa hävittää kotitalousjätteen mukana vaan paristot tulee viedä alla olevan kuvan mukaisiin paristonkeräyspisteisiin. Paristojen kierrätyksen organisoinnista vastaa Suomessa Recser Oy. Kierrätykseen tuodut paristot lajitellaan ja murskataan. Metalliteollisuus voi käyttää niitä sen jälkeen raaka-aineinaan. Alkaliparistojen kierrätys on tärkeää niiden sisältämien haitallisten aineiden takia. Alkaliparistot eivät kuitenkaan ole varsinaisesti ongelmajätettä, koska ne eivät sisällä nykyään elohopeaa, kadmiumia eikä lyijyä. [10] [11] [12]
alkpar2.jpg
Paristonkeräyspiste

Lähteet:


  1. ^ http://www.powerstream.com/BatteryFAQ.html Luku 3.2. Katsottu 5.2.2010
  2. ^ http://www.informaworld.com/smpp/6084614-85584262/content~db=all~content=a738136897 Katsottu 5.2.2010
  3. ^ http://fi.wikipedia.org/wiki/Paristo Katsottu 5.2.2010
  4. ^ http://www.powerstream.com/BatteryFAQ.html Luku 3.2. Katsottu 5.2.2010
  5. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Alkaline_battery Katsottu 5.2.2010
  6. ^ http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/electricity/batteries/alkaline.html Katsottu 5.2.2010
  7. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Alkaline_battery Katsottu 5.2.2010
  8. ^ http://www.p4c.philips.com/files/l/lr03pb4c_10/lr03pb4c_10_pss_fin.pdf Katsottu 5.2.2010
  9. ^ http://www.informaworld.com/smpp/6084614-85584262/content~db=all~content=a738136897 Katsottu 5.2.2010
  10. ^ http://www.yhteishyva.fi/yhteishyva/vastuullinen_kuluttaminen/kierratys_ja_jatteet/kaytetyt_paristot_ja_akut_voi_/ Katsottu 5.2.2010
  11. ^ http://en.wikipedia.org/wiki/Alkaline_battery Katsottu 5.2.2010
  12. ^ http://www.recyclethis.info/about-fi.htm Katsottu 5.2.2010