Batterija ta' Karbon tal-Żinċ | Tipi ta' Batterija ta' Karbon tal-Żinċ | Avvantaggi u Svantaggi

Batterija tal-Zink Carbon

Batterija tal-zink carbon qed tittamaw liha popolariament fl-aħħar 100 sena. Ġeneralement hemm żewġ tipi ta’ batterija tal-zink carbon disponibbli – Batterija Leclanche u Batterija tal-zink chloride. L-iktar minn dawn huma batteriji primarji. Din il-batterija saret inwanta mill-Goerge Lionel Leclanche fl-1866. Dan kien l-ewwel batterija fejn għamel użu minn elektrolita tal-korruzzjoni baxxa kif l-ammonium chloride. Qabel dan, il-mogħdija tal-minerali qaligħa kienu l-ewwel elektroliti tal-sistema tal-batterija.
F’din il-qasra tal-batterija, ġie użat jar tal-vetr tagħha bħala kontenitur prinċipali. Il-kontenitur ġie imqadda bl-elektrolita tal-ammonium chloride. Rod tal-zink amalgamat ġie immers fi dan l-elektrolita bħala elettroda negattiva jew anoda. F’din il-qasra tal-batterija Leclanche, ġie imqadda pot poruż b’mixta waħda lejn l-ieħor tal-manganese dioxide u pulvir tal-karbonju. Rod tal-karbonju ġie immettiet f’dan il-mixta.

Il-pot poruż insieme mal-mixta u rod tal-karbonju servivu bħala elettroda pożittiva jew katoda, u huwa ġie immexxi fil-elektrolita tal-ammonium chloride fit-tazza. Fl-1876, Leclanche stess ġie jilgħaq is-silġ tal-progett prototipju tiegħu tal-batterija tal-zink carbon. Hawn, ġie mixta bindir tal-resina gummi mal-manganese dioxide u pulvir tal-karbonju biex jipprodotto blokk solida kompressa tal-mixta permezz tal-pressjoni idraulika. Għall-struttura solida tal-mixta tal-katoda, ma kien hemm bżonn iktar lil pot poruż fil-qasra tal-batterija Leclanche. Fl-1888, Dr. Carl Gassner, ġie jiżviluppa l-konstruzzjoni tal-qasra Leclanche. Hawn, ġie użat pasta tal-gips tal-Paris u ammonium chloride bħala elektrolita, insted minn likwid ammonium chloride. Insted minn immetti rod tal-zink fil-elektrolita fit-tazza tal-vetr, ipprodotto l-kontenitur mill-zink stess. Li għad-dak, din il-kontenitur seriv ukoll bħala anoda tal-batterija. Huwa ġie qlessifikat l-azzjon lokali kemika fil-batterija tiegħu permezz tal-imballaġġ tal-kloths saturati tal-zink chloride – ammonium chloride għall-blokk tal-mixta tal-katoda cilindriċi.

L-ogħla, ġie sostitwut it-talb tar-gips tal-Paris bl-ħalib tal-xitwa, fil-mixta tal-elektrolita. Dan kien id-disinn kommersjali l-ewwel tal-batterija tal-zink carbon asciutta. Ma kienx dan is-silġ. Il-batterija Leclanche ġiet iżviluppata akkurat biex timmaqsma l-domanda tagħha fl-20th sieglu. L-ogħla, ġie użat l-aketenju black carbon bħala kollettor tal-korrent tal-katoda. Dan huwa aktar konduttiv minn l-grafitu. Iżvilupp ta’ separatur design u sistemu tas-silġ ġie wkoll miftuh.

Waris 1960, ġie indirizzat ikbar ħtieġa għal iżvilupp tal-qasra tal-batterija tal-zink chloride. Dan huwa wkoll versjoni popolari tal-batterija tal-zink carbon. Hawn, ġie użat il-zink chloride bħala elektrolita insted mill-ammonium chloride. Dan ġie iżviluppajt biex jippreżenti performanż mill-ġdid fid-dominijji ta’ drenaggi massivi. B’mod differenti, il-batterija tal-zink chloride hija substitut mill-ġdid tal-batterija Leclanche fid-dominijji ta’ drenaggi massivi.

Rikalta Kemika fil-Batterija tal-Zink Carbon

Fil-qasra tal-batterija Leclanche, ż-żink huwa użat bħala anoda, il-manganese dioxide huwa użat bħala katoda u l-ammonium chloride huwa użat bħala elektrolita prinċipali, imma hemm xi persentġini tal-zink chloride fil-elektrolita. Fil-qasra tal-batterija tal-zink chloride, ż-żink huwa użat bħala anoda, il-manganese dioxide huwa użat bħala katoda u l-zink chloride huwa użat bħala elektrolita.
Fl-iktar minn wieħed mill-batteriji tal-zink carbon, waqt id-diskarika, l-anoda tal-zink involvi fil-rikalta taniddu u kull atom tal-zink involut fil-rikalta din tilħaqxu żewġ elektroni.

Dawn l-elektroni jkunu jilgħu lill-katoda permezz tal-kitba esterna tal-karrikatur.
Fil-qasra tal-batterija Leclanche l-ammonium chloride (NH4Cl) jeżisti fil-mixta tal-elektrolita bħala NH4+ u Cl –. Fil-katoda MnO2 se tkun redotta għal Mn2O3 fil-rikalta mal-ion tal-ammonium (NH4+). Aparts minn Mn2O3 din ir-rikalta tgħoddi wkoll ammunja (NH3) u l-ħalib (H20).

Illa waqt din il-proċess kemika xi ions tal-ammonium (NH4+ ) jiġu redotti direttament mil-elektroni u jagħmlu ammunja gas (NH3) u idrogen (H2).

Fil-batterija tal-zink carbon din l-ammunja gas tiġi infarda mal-zink chloride (ZnCl2) biex tagħmel zink ammonium chloride solid u l-idrogen gas infarrej ma’ manganese dioxide biex tagħmel di-manganese trioxide solid u l-ħalib. Dawn l-erġa żewġ jagħmlu li ma jħolqu pressjoni tal-gas waqt id-diskarika tal-batterija.

Ir-rikalta oħra,

Batterija tal-zink chloride hija verżjoni mill-ġdid tal-batterija tal-zink carbon. Dawn il-batteriji huma ġeneralement etikitjakom bħala batteriji ta’ doġma ħażina. Qasra tal-zink chloride għandha biss pasta tal-zink chloride (ZnCl2) bħala elektrolita. Din il-batterija tgħoddi aktar kurrent, aktar volt u aktar ħajja mill-batterija tal-zink carbon ta’ doġma ġenerali. Ir-rikalta tal-katoda hi,

Ir-rikalta oħra,

Ratifikazzjoni tal-Volt tal-Batterija tal-Zink Carbon

Il-ratifikazzjoni standard tal-volt tal-batterija tal-zink carbon tiddedi minn it-tip ta’ materiali tal-anoda u tal-katoda użati fil-qasra tal-batterija. Fil-qasra tal-batterija tal-zink carbon, ż-żink huwa l-material tal-anoda u l-manganese dioxide huwa l-material tal-katoda. L-potentjal tal-elettroda tal-zink huwa – 0.7 volt waqt illi l-potentjal tal-elettroda tal-manganese dioxide huwa 1.28.
Għalhekk, il-volt teoriku ta’ kunkata skont id-daqs għandu tkun – (- 0.76) + 1.23 = 1.99 V, imma waqt li nkunsidraw ħafna kondizzjonijiet prattika, il-volt reali tal-batterija tal-zink carbon standard mhux iktar minn 1.5 V.

Densità tal-Energija tal-Qasra tal-Batterija tal-Zink Carbon

Il-pes tal-mola tal-material tal-katoda, il-manganese dioxide huwa 87 g/mol. Hawn fil-rikalta tal-batterija saret tfittxija li żewġ elektroni jereddukaw żewġ molekoli tal-manganese dioxide. Għalhekk, skont il-kostanti Faraday 28.6 Ah jistgħu jingħata mill-reddukazzjoni kumpleta tal-mola jew 87 g tal-manganese dioxide. Għalhekk, 87/26.8 = 3.24 g tal-manganese dioxide huma meħtieġa biex jingħata 1 Ah elektrika.
Il-pes tal-mola tal-anoda, material Ż-żink huwa 65 g/mol. Hawn fil-rikalta tal-batterija saret tfittxija li żewġ elektroni joxydaw waħda Ż-żink. Għalhekk, skont il-kostanti Faraday 28.6 Ah jistgħu jingħata mill-oxydazzjoni kumpleta tal-mola jew 65/2 g jew 32.5 g tal-Ż-żink. Għalhekk, 32.5/26.8 = 1.21 g tal-Ż-żink huma meħtieġa biex jingħata 1 Ah elektrika.
Id-densità tal-enerġija kumpluta tal-batterija tal-zink carbon huwa 3.24 g/Ah + 1.21 g/Ah = 4.45 g/Ah =1 / 4.45 Ah/g = 0.224 Ah/g jew 224 Ah/Kg. Dan huwa kalkol matematiku assolutament, imma fis-prattika ċertu materjali oħra kif l-elektrolita, l-karbonju mustaqs, l-ħalib għandhom jiġu inklużi fil-batterija, il-pes tagħhom ma jistax jiġi omess. Ovkidentament, wara dawk il-kundizzjonijiet prattika oħra għandhom jiġu inkonsiderati fil-batterija. Waqt li nkunsidraw kollox, qasra tal-batterija Leclanche' ta’ scariggatura bassa għandha densità tal-enerġija ta’ 75 Ah/Kg, u l-istess għal batterija ta’ doġma ħażina u scariggatura intermitenti, huwa suġġettivament 35 Ah/Kg.

Tipi tal-Batterija tal-Zink Carbon