Batilari ya Zinc Carbon | Aina za Batilari za Zinc Carbon | Madhara na Mabaya
Batili ya Ziuni na Karboni
Batili ya ziuni na karboni batili imekuwa inatumika sana kwa miaka 100 iliyopita. Mara nyingi kuna aina mbili za batili ya ziuni na karboni zinazopo – Batili ya Leclanche na Batili ya Kloridi ya Ziuni. Zote hizi ni batili asili. Batili hii ilifundishwa na Goerge Lionel Leclanche mwaka 1866. Hii ilikuwa batili ya kwanza ambayo elektruliti chache kama chloridi ya ammonium lilipouzwa. Kabla ya hii tu sarufu nguvu mingi zilikuwa zinatumika kama elektruliti ya mfumo wa batili.
Mwenyeleweko wa batili hii, jaribu la kilemba lilitumika kama chombo kikuu. Chombo hiki kilijaa na sulfu ya ammonium kama elektruliti. Rodi ya ziuni imara iliyoamilishwa iliyofunika kwenye elektruliti hii kama elektrodi hasi au anodi. Katika mwenyeleweko wa batili hii, kamba yenye viungo vilivyowekea vilivyowekeka vilivyokolekwa na chakula cha karboni. Rodi ya karboni iliyofunika kwenye chakula hiki.
Kamba yenye viungo pamoja na chakula na rodi ya karboni ilikuwa kama elektrodi chanya au katodi na liko kwenye sulfu ya ammonium kwenye jaribu. Mwaka 1876, Leclanche mwenyewe alibadilisha kujenga mtihani wake wa batili ya ziuni na karboni. Hapa alizungusha binder wa gomvi na dioxidi ya manganezi na chakula cha karboni kutengeneza bloki safi kamili ya chakula hiki kwa nguvu ya maji. Kwa sababu ya muundo wa chakula cha katodi, hakukubalika kuwa na kamba yenye viungo katika mwenyeleweko wa batili ya Leclanche. Mwaka 1888, Dr. Carl Gassner, aliendeleza kujenga mwenyeleweko wa batili ya Leclanche. Hapa alitumia pasta ya plaster of Paris na chloridi ya ammonium kama elektruliti, badala ya maji ya chloridi ya ammonium. Badala ya kukofanya rodini ya ziuni ndani ya elektruliti kwenye chombo cha kilemba, alifanya chombo kwa ziuni yenyewe. Kwa hiyo chombo hiki pia kilikuwa kama anodi ya batili. Alikidhi tamasha kazi chemichemi chini ya batili yake kwa kuhifadhi cloths zenye chloridi ya ziuni – chloridi ya ammonium zinazoziba kwenye chakula cha katodi.
Baada ya hii alibadilisha plaster of Paris na unga wa mchuzi, kwenye chakula cha elektruliti. Hii ilikuwa ujenzi wa biashara wa batili ya ziuni na karboni ya kila wakati wa kwanza. Hii haikuwa mwisho wa safari. Batili ya Leclanche ilikuwa inabadilishwa ili kutoa maombi yake ya soko inayokuwa endelea katika miaka 20th century. Baada ya hii carboni ya acetylene ilikutumika kama collector wa current wa katodi. Hii ni zaidi ya kuchapisha kuliko graphite. Maendeleo yamefanyika pia kwenye muundo wa separator na mfumo wa seal venting.
Baada ya 1960, jihadi zaidi zilikusanya kwenye maendeleo ya batili ya chloridi ya ziuni. Hii pia ni tofauti ya batili ya ziuni na karboni. Hapa, chloridi ya ziuni inatumika kama elektruliti badala ya chloridi ya ammonium. Hii ilianzishwa ili kupata ufanisi zaidi katika matumizi ya ufunguo mkubwa. Kwa maneno mengine, batili ya chloridi ya ziuni ni msaidizi mzuri wa batili ya Leclanche' katika matumizi ya ufunguo mkubwa.
Ufunuo Chemichemi katika Batili ya Ziuni na Karboni
Katika mwenyeleweko wa batili ya Leclanche, ziuni inatumika kama anodi, dioxidi ya manganezi inatumika kama katodi na chloridi ya ammonium inatumika kama elektruliti kuu lakini kuna asilimia fulani ya chloridi ya ziuni katika elektruliti. Katika mwenyeleweko wa batili ya chloridi ya ziuni, ziuni inatumika kama anodi, dioxidi ya manganezi inatumika kama katodi na chloridi ya ziuni inatumika kama elektruliti.
Katika zote mbili za batili ya ziuni na karboni, wakati wa kupungua, anodi ya ziuni inajihusisha kwenye ufunuo wa oxidation na kila atomu wa ziuni unaotumika katika ufunuo huu anachukua electrons miwili.
Electrons hizi hukuenda katika katodi kupitia circuit ya mchango wa nje.
Katika mwenyeleweko wa batili ya Leclanche chloridi ya ammonium (NH4Cl) inaonekana katika chakula cha elektruliti kama NH4+ na Cl –. Katika katodi MnO2 itapungua hadi Mn2O3 katika ufunuo na ioni ya ammonium (NH4+). Pamoja na Mn2O3 ufunuo huu pia unapata ammonia (NH3) na maji (H20).
Lakini katika ufunuo chemichemi huu baadhi ya ioni ya ammonium (NH4+ ) zinapungua kwa electrons moja kwa moja na kujenga ammonia ya gaseous (NH3) na hydrogen(H2).
Katika batili ya ziuni na karboni, gasi ya ammonia hii inajaribu kwa chloridi ya ziuni (ZnCl2) kutengeneza chloridi ya ziuni na ammonia ya chanzo na hydrogen gaseous unajihusisha na dioxidi ya manganezi kutengeneza di-manganese trioxide safi na maji. Ufunuo hawa wawili huondoka kutengeneza nyuzi ya gasi wakati wa kupungua batili.
Ufunuo wote ni,
Batili ya chloridi ya ziuni ni tofauti nzuri ya batili ya ziuni na karboni. Batili hizi mara nyingi zinaitwa kama batili ya kazi ngumu. Mwenyeleweko wa batili ya chloridi ya ziuni una pasta pekee ya chloridi ya ziuni (ZnCl2) kama elektruliti. Batili hii hutumia current zaidi, voltage zaidi na uzinduzi zaidi kuliko batili ya ziuni na karboni ya kila wakati. Ufunuo wa katodi ni,
Ufunuo wote ni,
Rating ya Voltage ya Batili ya Ziuni na Karboni
Rating ya voltage ya kiwango cha batili ya ziuni na karboni inahusu kwa aina ya vyanzo vya anodi na katodi vilivyotumika katika mwenyeleweko wa batili. Katika mwenyeleweko wa batili ya ziuni na karboni, ziuni ni vyanzo vya anodi na dioxidi ya manganezi ni vyanzo vya katodi. Elektrode potential ya ziuni ni – 0.7 volt na elektrode potential ya dioxidi ya manganezi ni 1.28.
Hivyo, theoretical voltage ya kila mwenyeleweko inapaswa kuwa – (- 0.76) + 1.23 = 1.99 V lakini kulingana na sharti nyingi za kweli, output ya voltage ya kiwango cha batili ya ziuni na karboni si zaidi ya 1.5 V.
Density ya Nishati ya Mwenyeleweko wa Batili ya Ziuni na Karboni
Masa molekulari ya vyanzo vya katodi, dioxidi ya manganezi ni 87 g/mol. Hapa katika ufunuo wa batili, limeonekana kuwa electrons miwili zinapungua molecules miwili za dioxidi ya manganezi. Hivyo, kulingana na Faraday’s constant 28.6 Ah inaweza kutumika kwa kupungua molekuli moja au 87 g za dioxidi ya manganezi. Hivyo, 87/26.8 = 3.24 g dioxidi ya manganezi inahitajika kutumia 1 Ah electricity.
Masa molekulari ya anodi, ziuni ni 65 g/mol. Hapa katika ufunuo wa batili, limeonekana kuwa electrons miwili zinapungua atomu moja za ziuni. Hivyo, kulingana na Faraday’s constant 28.6 Ah inaweza kutumika kwa kupungua molekuli moja au 65/2 g au 32.5 g za ziuni. Hivyo, 32.5/26.8 = 1.21 g za ziuni inahitajika kutumia 1 Ah electricity.
Jumla density ya nishati ya batili ya ziuni na karboni ni 3.24 g/Ah + 1.21 g/Ah = 4.45 g/Ah =1 / 4.45 Ah/g = 0.224 Ah/g au 224 Ah/Kg. Hii ni hisabati kabisa, lakini katika kweli material nyingi kama, elektruliti, carbon black, maji yanayohitajika kwenye batili, uzito wao hauwezi ukachukuliwa. Pamoja na hayo sharti nyingi za kweli zinahitajika kwenye batili. Kulingana na kila kitu, batili ya Leclanche’ ya chini ya discharge ina density ya nishati ya 75 Ah/Kg na hiyo kwa batili ya kazi ngumu na discharge ya intermitent, ni kuhusu 35 Ah/Kg.
Aina za Batili ya Ziuni na Karboni
Kama tulisema hapo awali, kuna aina mbili za batili ya ziuni na karboni .
