Zink karbon batterí | Tegundir zink karbon batterís | Fördæmum og manglar
Zinkkarbonbatterí
Zinkkarbon-batterí hefur verið alþjóðlega notað fyrir síðustu 100 ár. Það eru venjulega tveir tegundir zinkkarbonbatterís sem eru tiltækar – Leclanche batterí og Zinkklórbatterí. Bæði þessar eru upphafsbatterí. Þetta batterí var uppfunið af Goerge Lionel Leclanche árið 1866. Þetta var fyrsta batterí sem notuði lág korrosíva elektrolýt eins og ammóníumklór. Áður en það voru einungis sterkar efnaásyr á notaðir sem elektrolýt í batteríkerfum.
Í þessu batterícellu var notað glasjar sem aðal hólfi. Hólfið var fullt af lausn af ammóníumklóru sem elektrolýt. Sömuð zinkstang var dregin inn í þetta elektrolýt sem neikvæðan eldarstang eða anód. Í þessu Leclanche batterícellu var porös potur full af blöndu af mangnesdíóxíð og kolapóði. Kolastang var sett inn í þessa blöndu.
Porós poturinn saman með blöndunni og kolastanginn tjáðist sem jákvæðan eldarstang eða katód og hann var settur inn í ammóníumklór lausnina í jarinu. Árið 1876 bætti Leclanche sjálfur við sitt eigið uppáhaldsdæmi um zinkkarbonbatterí. Hér blandaði hann resínbindi með mangnesdíóxíð og kolapóði til að mynda þrýstann fast blokk af blöndunni með vatnspresu. Vegna þessa fasta struktúrunnar af katódblandunni var engin frekari þörf á porósa pota í Leclanche batterícellu. Árið 1888, Dr. Carl Gassner, gert nánar útbúgningu Leclanche cellu. Hér notaði hann pasta af gips og ammóníumklór sem elektrolýt, í staðan fyrir vökva ammóníumklór. Í stað þess að setja zinkstang inn í elektrolýt í glas hólfi, gerði hann hólfið af zink sjálfu. Því er þetta hólfi einnig tjáð sem anód batterísins. Hann mínkaði lokalaust efnaáhrif í sitt batterí með því að sveigja klórzink-ammóníumklórsamblönduð klæði um hringlaga katódblandublokkina.
Síðar skipti hann gipsum út fyrir hveteplóa í elektrolýt blöndunni. Þetta var fyrsta verslunardæmi af torftu zinkkarbonbatterícellu. Þetta var ekki enda ferðarinnar. Leclanche batterí var enn frekar aðferðað til að mæta markaforðunni á 20. öld. Síðar var notað aketilsvart kolur sem straumfangssamlingur katóds. Þetta er meiri leitandi en grafit. Útbúgning hefur einnig verið gert í millibrotagerð og loftsléttunarkerfi.
Eftir 1960 var fleiri áherslur lagðar á þróun zinkklórbatterícellu. Þetta er einnig vinsælt dæmi af zinkkarbonbatterí. Hér er zinkklór notaður sem elektrolýt í stað ammóníumklórs. Þetta var þróað til að veita betri afköst í hárdrænsu virkni. Að öðrum orðum, zinkklórbatterí er bættri skipting af Leclanche batterí í hárdrænsu virkni.
Efnahagsmál í zinkkarbonbatterí
Í Leclanche batterícellu er zink notaður sem anód, mangnesdíóxíð er notaður sem katód og ammóníumklór er notaður sem aðalelektrolýt, en það er einhver hlutfall zinkklórs í elektrolýt. Í zinkklórbatterícellu er zink notaður sem anód, mangnesdíóxíð er notaður sem katód og zinkklór er notaður sem elektrolýt.
Í báðum tegundum zinkkarbonbatterís, á meðan hræðslu fer fram, tekur zinkanód þátt í óþyngingu og hver zinkatóm sem tekur þátt í þessu ferli gefur af sér tvær elektrón.
Þessi elektrón koma til katóds í gegnum ytri hlaupakerfi.
Í Leclanche batterícellu er ammóníumklór (NH4Cl) til staðar í elektrolýt blöndunni sem NH4+ og Cl –. Katódsins MnO2 verður minnt í Mn2O3 í ferli við ammóníon (NH4+). Í viðbót við Mn2O3 myndar þetta ferli líka ammónía (NH3) og vatn (H20).
En á meðan þessu efnaáhrif fer fram, eru sumir ammóníon (NH4+ ) dreift beint af elektrónum og mynda gaseytan ammónía (NH3) og vetnisgeytan(H2).
Í zinkkarbonbatterí fer þessi ammóníageytan áfram að reagera við zinkklór (ZnCl2) til að mynda fast zinkammóníumklór og vetnisgeytan fer saman við mangnesdíóxíð til að mynda fast tvö-mangnesþríoxíð og vatn. Þessi tvö ferli forðast myndun gaseytapreassa á meðan batteríð hræðslu fer fram.
Heildarför er,
Zinkklórbatterí er bættri útgáfa af zinkkarbonbatterí. Þessi batterí eru venjulega merkt sem hárdrænsu batterí. Zinkklórcellur innihalda aðeins zinkklór (ZnCl2) pasta sem elektrolýt. Þetta batterí veitir meira straum, meira spenna og meira líf en almennt zinkkarbonbatterí. Katódför er,
Heildarför er,
Spennustig zinkkarbonbatterís
Staðal spennustig zinkkarbonbatterís er ákveðið af tegund af anódmaterialem og katódmaterialem sem notað er í batterícellunni. Í zinkkarbonbatterícellu er zink anódmaterialet og mangnesdíóxíð er katódmaterialet. Eldarstangspenna zinks er – 0,7 volt en eldarstangspenna mangnesdíóxíðs er 1,28.
Því á eftir að vera – (- 0,76) + 1,23 = 1,99 V en með tilliti til mörgum raunverulegu skilyrða, er raunverulegi spennutækni staðals zinkkarbonbatterís ekki meira en 1,5 V.
Orkurögn zinkkarbonbatterícellu
Molargildi katódmateriales, mangnesdíóxíðs, er 87 g/mol. Hér í ferli batteríns er fundið að tveir elektrónir minnka tvo mangnesdíóxíðmolekyli. Því, eftir Faradays stuðull, geta 28,6 Ah verið veitt með fullkominni minnkun eitts mols eða 87 g mangnesdíóxíðs. Því eru 87/26,8 = 3,24 g mangnesdíóxíð nauðsynleg til að veita 1 Ah rafstraum.
Molargildi anóds, zink, er 65 g/mol. Hér í ferli batteríns er fundið að tveir elektrónir oxíða eitt zinkatóm. Því, eftir Faradays stuðull, geta 28,6 Ah verið veitt með fullkominni oxíðun eitts mols eða 65/2 g eða 32,5 g zinks. Því eru 32,5/26,8 = 1,21 g zinks nauðsynleg til að veita 1 Ah rafstraum.
Heildar orkurögn zinkkarbonbatterís er 3,24 g/Ah + 1,21 g/Ah = 4,45 g/Ah = 1 / 4,45 Ah/g = 0,224 Ah/g eða 224 Ah/Kg. Þetta er alveg thetar reikningur, en í raun eru mörg önnur efni eins og, elektrolýt, kolarsvart, vatn, sem þarf að innihalda í batterí, vægið af þeim má ekki sleppa. Í viðbót við það eru mörg önnur raunveruleg skilyrði sem þarf að taka tillit til í batterí. Með tilliti til alls, hefur lágrafstraums Leclanche batterícella orkurögn 75 Ah/Kg og sama fyrir hárdrænsu og brottningsbatterí er um 35 Ah/Kg.
Tegundir zinkkarbonbatterís
Sama og við söldum fyrr, eru tveir tegundir zinkkarbonbatterís.
