Bataerya sa Karbon nga Sinya | Mga Tipo sa Bataerya sa Karbon nga Sinya | mga Adlawtasan ug Disadvantages

Bataerya sa Zinc Carbon

Bataerya sa zinc carbon gipagamit popularmente sa katapusan nga 100 ka tuig. Kasagaran adunay duha ka tipo sa bataerya sa zinc carbon ang makita – ang Leclanche battery ug Zinc chloride battery. Ang tanang duha mao ang primary battery. Ang maong bataerya gipagtukod ni Goerge Lionel Leclanche didto sa 1866. Kini ang unang bataerya nga gigamit og low corrosive electrolyte sama sa ammonium chloride. Sa wala pa ana, ang matangtang nga mineral acids lang ang gigamit isip electrolyte sa bataerya system.
Ha maong bataerya cell, ang usa ka glass jar ang gigamit isip main container. Ang container gi-full sa ammonium chloride solution isip electrolyte. Ang amalgamated zinc rod gibulag sa maong electrolyte isip negative electrode o anode. Ha maong Leclanche battery cell, ang porous pot gibulag sa one to one mixture sa manganese dioxide ug carbon powder. Ang carbon rod gibutang ha maong mixture.

Ang porous pot kasama ang mixture ug carbon rod nagsilbi isip positive electrode o cathode ug kini gipahigda sa ammonium chloride solution sa jar. Ha 1876, si Leclanche mismo ang migamit sa iyang sariling prototype design sa bataerya sa zinc carbon. Ha maoy panahon, siya mi misangpot sa resin gum binder kasama ang manganese dioxide ug carbon powder aron magbuhat og compressed solid block sa mixture pinaagi sa hydraulic pressure. Pinaagi sa solid structure sa cathode mixture, wala na gyud ang panginahanglan sa porous pot ha Leclanche battery cell. Ha 1888, si Dr. Carl Gassner, migamit sa construction sa Leclanche cell. Ha maoy panahon, siya mi misangpot sa paste sa plaster of Paris ug ammonium chloride isip electrolyte, sa wala pa ana liquid ammonium chloride. Sa wala pa ana insert ang zinc rod sa electrolyte sa glass container, siya mi gihimo ang container gikan sa zinc mismo. Busa ang maong container usab nagsilbi isip anode sa bataerya. Siya mi mininimize ang local chemical action sa iyang bataerya pinaagi sa pagwrap sa zinc chloride – ammonium chloride saturated cloths sa cylindrical cathode mix block.

Pagkatapos, siya mi misangpot sa plaster of Paris ngadto sa wheat flour, ha electrolyte mixture. Kini ang unang commercial design sa dry zinc carbon battery cell. Wala pa gyud ang maoy katapusan. Ang Leclanche battery gipagbutangan pa sa pagpadayon sa iyang ongoing market demand ha 20th century. Pagkatapos, ang acetylene black carbon ang gigamit isip cathode current collector. Kini mas conductive kay sa graphite. Ang development usab gipagbutangan ha separator design ug venting seal system.

Pagkatapos 1960, daghan pa effort ang gipangutana ha development sa zinc chloride battery cell. Kini usab ang popular version sa bataerya sa zinc carbon. Ha maoy panahon, ang zinc chloride ang gigamit isip electrolyte sa wala pa ana ammonium chloride. Kini ang gipagbutangan aron maghatag og mas maayo performance ha heavy drain application. Sa uban nga pulong, ang zinc chloride battery mao ang improved substitute sa Leclanche’ battery ha heavy drain applications.

Chemical Reaction ha Bataerya sa Zinc Carbon

Ha Leclanche battery cell, ang zinc ang gigamit isip anode, ang manganese dioxide ang gigamit isip cathode ug ang ammonium chloride ang gigamit isip main electrolyte apan adunay pipila ka percentage sa zinc chloride ha electrolyte. Ha zinc chloride battery cell, ang zinc ang gigamit isip anode, ang manganese dioxide ang gigamit isip cathode ug ang zinc chloride ang gigamit isip electrolyte.
Ha tanang duha ka bataerya sa zinc carbon, ha discharge, ang zinc anode mibubog sa oxidation reaction ug ang bawg zinc atom nga involved ha maong reaction nag-release og duha ka electrons.

Ang tanang electrons mogahin sa cathode pinaagi sa external load circuit.
Ha Leclanche battery cell ang ammonium chloride (NH4Cl) nag-exist ha electrolyte mixture isip NH4+ ug Cl –. Ha cathode MnO2 mireduce ngadto sa Mn2O3 ha reaction sa ammonium ion (NH4+). Sa dihangdumala sa Mn2O3 kini usab mag-produce og ammonia (NH3) ug tubig (H20).

Apan ha maong chemical process pipila ka ammonium ions (NH4+ ) direkta ra mireduce pinaagi sa electrons ug form og gaseous ammonia (NH3) ug hydrogen(H2).

Ha bataerya sa zinc carbon kini ammonia gas further reacts sa zinc chloride (ZnCl2) aron mag-form og solid zinc ammonium chloride ug gaseous hydrogen reacts sa manganese dioxide aron mag-form og solid di-manganese trioxide ug tubig. Ang tanang duha reactions prevent formation og gas pressure ha discharging sa bataerya.

Overall reaction is,

Ang bataerya sa zinc chloride mao ang improved version sa bataerya sa zinc carbon. Ang mga bataerya niini kasagaran gisulti og heavy duty battery. Ang zinc chloride cell adunay sulod lamang og zinc chloride (ZnCl2) paste isip electrolyte. Kini nga bataerya naghatag og mas dako nga current, mas voltage ug mas dako nga life kay sa general purpose zinc carbon battery. Ang cathode reaction is,

Overall reaction is,

Voltage Rating sa Bataerya sa Zinc Carbon

Ang standard voltage rating sa bataerya sa zinc carbon mahimong mapasabot pinaagi sa klase sa anode ug cathode materials nga gigamit ha bataerya cell. Ha bataerya cell sa zinc carbon, ang zinc mao ang anode material ug ang manganese dioxide mao ang cathode material. Electrode potential sa zinc mao ang – 0.7 volt apan ang electrode potential sa manganese dioxide mao ang 1.28.
Bisan unsa, ang theoretical voltage sa bawg cell dapat mao ang – (- 0.76) + 1.23 = 1.99 V apan hinumdumi ang daghang praktikal nga kondisyon, ang actual voltage output sa standard zinc carbon battery wala mas taas kay sa 1.5 V.

Energy Density sa Bataerya Cell sa Zinc Carbon

Ang molar weight sa cathode material, manganese dioxide mao ang 87 g/mol. Ha maoy reaksiyon sa bataerya, natod-an nga ang duha electrons mireduce ang duha manganese dioxide molecules. Bisan unsa, pinaagi sa Faraday’s constant 28.6 Ah mahatagan sa complete reduction sa one mole o 87 g sa manganese dioxide. Bisan unsa, 87/26.8 = 3.24 g manganese dioxide ang kinahanglan aron maghatag 1 Ah electricity.
Ang molar weight sa anode, material zinc mao ang 65 g/mol. Ha maoy reaksiyon sa bataerya, natod-an nga ang duha electrons mooxidize ang usa zinc atom. Bisan unsa, pinaagi sa Faraday’s constant 28.6 Ah mahatagan sa complete oxidation sa one mole o 65/2 g o 32.5 g sa zinc. Bisan unsa, 32.5/26.8 = 1.21 g sa zinc ang kinahanglan aron maghatag 1 Ah electricity.
Total energy density sa bataerya sa zinc carbon mao ang 3.24 g/Ah + 1.21 g/Ah = 4.45 g/Ah =1 / 4.45 Ah/g = 0.224 Ah/g o 224 Ah/Kg. Kini absolutely theoretical calculation, apan ha praktikal daghang uban pa materials sama sa, electrolyte, carbon black, tubig ang gitambong ha bataerya, ang weight sa dihangdumala wala mahimong omit. Hinumdumi ang tanang praktikal nga kondisyon sa bataerya. Hinumdumi ang tanang bag-ohi, ang practical low discharge Leclanche’ battery cell adunay energy density sa 75 Ah/Kg ug ang same para sa heavy duty ug intermittent discharge battery, mao ang about 35 Ah/Kg.

Types sa Bataerya sa Zinc Carbon

Isip atong gisulti sa wala pa, adunay duha ka tipo sa bataerya sa zinc carbon.

1. Leclanche’ battery

2. Zinc chloride battery.

Usa pa, ang Leclanche’ battery adunay duha ka main types, general purpose cells ug heavy duty cells.
Ha general purpose low cost Leclanche’ battery, ang pure zinc ang gigamit isip anode, ang ammonium chloride ang gigamit isip main electrolyte kasama ang pipila ka percentage sa zinc chloride. Ha maoy panahon, ang natural manganese dioxide ore ang gigamit isip cathode material. Ang mga bataerya niini kasagaran gigamit ha lugar diin ang cost mas importante kay sa ilang performance.
Ang application sa heavy duty Leclanche’ battery adunay dominahan sa zinc chloride battery apan bisan unsa, ang pipila ka manufacturers padayon sa pagproduce sa heavy duty Leclanche’ battery pinaagi sa pag-add sa electrolytic o chemical manganese dioxide kasama ang manganese dioxide ore isip cathode.
Ha general purpose zinc chloride battery, ang pure zinc ang gigamit isip anode; ang zinc chloride ang gigamit isip electrolyte. Bisaniha, ang gamay nga quantity sa ammonium chloride ang giatiman sa electrolyte. Ha maoy panahon, ang natural manganese dioxide ore ang gigamit isip cathode material.
Ha