Bateria ng Sink at Karbon | Mga Uri ng Bateria ng Sink at Karbon | mga Pabor at Di-pabor

Bateria ng Asin at Karbon

Ang bateria ng asin at karbon bateria ay popular na ginagamit sa huling 100 taon. Sa pangkalahatan, mayroong dalawang uri ng bateria ng asin at karbon na kabilang – ang Leclanche battery at Zinc chloride battery. Ang parehong ito ay primary battery. Inimbento ito ni Goerge Lionel Leclanche noong 1866. Ito ang unang bateria kung saan ginamit ang mababang korosibong elektrolito tulad ng ammonium chloride. Bago ito, ang mga malakas na mineral na asido lamang ang ginagamit bilang elektrolito ng sistema ng bateria.
Sa cell ng bateria na ito, isang baso ng glass ang ginamit bilang pangunahing container. Ang container ay puno ng solusyon ng ammonium chloride bilang elektrolito. Isang amalgamated zinc rod ang inilubog sa elektrolito bilang negatibong electrode o anode. Sa cell ng bateria na ito, isang poroso na pot ay puno ng isang hanggang sa isa mixture ng manganese dioxide at carbon powder. Isang carbon rod ang inilagay sa mixture na ito.

Ang poroso na pot kasama ang mixture at carbon rod ay nagsilbi bilang positibong electrode o cathode at ito ay ilagay sa solusyon ng ammonium chloride sa jar. Noong 1876, si Leclanche mismo ang nag-improve sa kanyang sariling prototype design ng bateria ng asin at karbon. Dito, pinaghalo niya ang isang resin gum binder sa manganese dioxide at carbon powder upang lumikha ng compressed solid block ng mixture sa pamamagitan ng hydraulic pressure. Dahil sa solid structure ng mixture ng cathode, walang karagdagang pangangailangan para sa poroso na pot sa cell ng bateria. Noong 1888, si Dr. Carl Gassner, paunladin ang konstruksyon ng cell ng Leclanche. Dito, ginamit niya ang isang paste ng plaster of Paris at ammonium chloride bilang elektrolito, sa halip na liquid ammonium chloride. Sa halip na ilagay ang isang zinc rod sa loob ng elektrolito sa glass container, ginawa niya ang container mismo sa zinc. Kaya ang container na ito ay nagsisilbing anode ng bateria. Minimize niya ang lokal na chemical action sa kanyang bateria sa pamamagitan ng paglalagay ng zinc chloride – ammonium chloride saturated cloths sa cylindrical cathode mix block.

Sa ibang panahon, inirepleyso niya ang plaster of Paris sa wheat flour, sa mixture ng elektrolito. Ito ang unang komersyal na disenyo ng dry zinc carbon battery cell. Hindi ito ang dulo ng paglalakbay. Ang Leclanche battery ay paunladin pa upang matugunan ang patuloy na pangangailangan ng merkado nito sa ika-20th siglo. Sa ibang panahon, ginamit ang acetylene black carbon bilang cathode current collector. Ito ay mas conductive kaysa sa graphite. May development din sa separator design at venting seal system.

Pagkatapos ng 1960, mas maraming pagsisikap ang inilunsad sa pag-unlad ng cell ng bateria ng zinc chloride. Ito rin ay isang sikat na bersyon ng bateria ng asin at karbon. Dito, ginagamit ang zinc chloride bilang elektrolito sa halip na ammonium chloride. Ito ay inihanda upang magbigay ng mas mahusay na performance sa heavy drain application. Sa ibang salita, ang bateria ng zinc chloride ay mas maunlad na kapalit ng bateria ni Leclanche sa heavy drain applications.

Chemical Reaction sa Bateria ng Asin at Karbon

Sa cell ng bateria ng Leclanche, ginagamit ang zinc bilang anode, ang manganese dioxide bilang cathode, at ang ammonium chloride bilang pangunahing elektrolito ngunit mayroong ilang bahagdan ng zinc chloride sa elektrolito. Sa cell ng bateria ng zinc chloride, ginagamit ang zinc bilang anode, ang manganese dioxide bilang cathode, at ang zinc chloride bilang elektrolito.
Sa parehong bateria ng asin at karbon, habang naghahalo, ang zinc anode ay kasangkot sa oxidation reaction at bawat atom ng zinc na kasangkot sa reaksyon na ito ay ililigtas ng dalawang elektron.

Ang mga elektrón na ito ay dumarating sa katód sa pamamagitan ng panlabas na lóad circuit.
Sa Leclanche battery cell, ang ammonium chloride (NH4Cl) ay umiiral sa electrolyte mixture bilang NH4+ at Cl –. Sa katód, ang MnO2 ay mababawasan sa Mn2O3 sa reaksyon sa ammonium ion (NH4+). Bukod sa Mn2O3, ang reaksyong ito ay nagpapalit din ng ammonia (NH3) at tubig (H20).

Ngunit sa loob ng prosesong kimikal na ito, ang ilang ammonium ions (NH4+ ) ay direktang nababawasan ng mga elektrón at lumilikha ng gasous ammonia (NH3) at hydrogen (H2).

Sa zinc carbon battery, ang gas na ammonia na ito ay patuloy na sumasama sa zinc chloride (ZnCl2) upang lumikha ng solid zinc ammonium chloride at ang gasous hydrogen ay sumasama sa manganese dioxide upang lumikha ng solid di-manganese trioxide at tubig. Ang dalawang reaksyong ito ay nagpapahinto sa pagkakaroon ng presyur ng gas sa panahon ng pag-discharge ng battery.

Ang kabuuang reaksyon ay,

Ang isang zinc chloride battery ay isang pinabuting bersyon ng zinc carbon battery. Ang mga battery na ito ay karaniwang naka-label bilang heavy duty battery. Ang isang zinc chloride cell ay naglalaman lamang ng zinc chloride (ZnCl2) paste bilang electrolyte. Ang battery na ito ay nagbibigay ng mas maraming current, mas voltahe at mas mahabang buhay kaysa sa general purpose zinc carbon battery. Ang reaksyon ng katód ay,

Ang pangkalahatang reaksyon ay,

Voltage Rating ng Zinc Carbon Battery

Ang standard na voltage rating ng isang zinc carbon battery ay nakadepende sa uri ng materyales na ginagamit bilang anode at cathode sa battery cell. Sa zinc carbon battery cell, ang zinc ang materyal na ginagamit bilang anode at ang manganese dioxide naman ang cathode. Ang electrode potential ng zinc ay – 0.7 volt samantalang ang electrode potential ng manganese dioxide ay 1.28.
Kaya, ang teoretikal na voltage ng bawat cell ay dapat – (- 0.76) + 1.23 = 1.99 V ngunit sa pag-consider ng maraming praktikal na kondisyon, ang aktwal na voltage output ng isang standard na zinc carbon battery ay hindi hihigit sa 1.5 V.

Energy Density ng Zinc Carbon Battery Cell

Ang molar na timbang ng cathode material, manganese dioxide ay 87 g/mol. Dito sa reaksyon ng battery, natuklasan na dalawang electrons ay nagre-reduce sa dalawang manganese dioxide molecules. Kaya, batay sa constant ni Faraday, 28.6 Ah maaaring ibigay sa pampuno na pagreduce ng isang mole o 87 g ng manganese dioxide. Kaya, 87/26.8 = 3.24 g ng manganese dioxide ang kailangan upang ibigay ang 1 Ah kuryente.
Ang molar na timbang ng anode, material na zinc ay 65 g/mol. Dito sa reaksyon ng battery, natuklasan na dalawang electrons ay nag-o-oxidize sa isang zinc atom. Kaya, batay sa constant ni Faraday, 28.6 Ah maaaring ibigay sa pampuno na pag-oxidize ng isang mole o 65/2 g o 32.5 g ng zinc. Kaya, 32.5/26.8 = 1.21 g ng zinc ang kailangan upang ibigay ang 1 Ah kuryente.
Ang kabuuang energy density ng zinc carbon battery ay 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. Ito ay lubusang teoretikal na kalkulasyon, ngunit sa praktika, marami pang iba pang materyales tulad ng electrolyte, carbon black, tubig na kasama sa battery, ang timbang nito ay hindi maaaring i-omit. Kasama rin dito ang marami pang iba pang praktikal na kondisyon na kailangan ituring sa isang battery. Sa pag-consider ng lahat, ang praktikal na low discharge Leclanche’ battery cell ay may energy density ng 75 Ah/Kg at ang parehong para sa heavy duty at intermittent discharge battery, ay tungkol sa 35 Ah/Kg.

Uri ng Zinc Carbon Battery

Tulad ng sinabi namin, mayroong dalawang uri ng zinc carbon battery .

1. Leclanche’ battery

2. Zinc chloride battery.

Muli ito ang dalawang pangunahing uri ng baterya ni Leclanche, ang pangkalahatang gamit na mga sel at ang mga sel na mabigat na tungkulin.
Sa pangkalahatang gamit na mura na baterya ni Leclanche, ginagamit ang tuloy-tuloy na zink bilang anodo, ang ammonium chloride bilang pangunahing elektrolito kasama ang bahagyang porsiyento ng zinc chloride. Dito ginagamit ang natural na manganese dioxide ore bilang materyal para sa katodo. Ang mga bateryang ito ay karaniwang ginagamit kung saan ang halaga ay mas mahalagang factor kaysa sa kanilang performance.
Ang aplikasyon ng mabigat na tungkuling baterya ni Leclanche ay pinaghaharian ng zinc chloride battery, ngunit may ilang manunulat na patuloy na gumagawa ng mabigat na tungkuling baterya ni Leclanche sa pamamagitan ng pagdaragdag ng electrolytic o chemical manganese dioxide kasama ang manganese dioxide ore bilang katodo.
Sa pangkalahatang gamit na zinc chloride battery, ginagamit ang tuloy-tuloy na zink bilang anodo; ang zinc chloride ang ginagamit bilang elektrolito. Sa ilang pagkakataon, isinasama pa rin ang kaunti na ammonium chloride sa elektrolito. Dito rin ginagamit ang natural na manganese dioxide ore bilang materyal para sa katodo.
Sa industriyal na mabigat na tungkuling aplikasyon, idinadagdag ang electrolytic manganese dioxide sa natural na ore ng manganese dioxide sa katodo. Ang mga bateryang ito ay nasa kompetisyon sa halaga laban sa mabigat na tungkuling baterya ni Leclanche. Ang bateryang ito ay may mababang paglabas kumpara sa sel ni Leclanche.
Sa extra o super mabigat na tungkuling zinc chloride cell, isinasama ang napakaliit na halaga ng ammonium chloride sa zinc chloride elektrolito. Ang halaga ng zinc chloride ay dapat mas mababa sa 1% ng timbang ng katodo. Ang ore manganese oxide ay inuulit sa pamamagitan ng electrolyte manganese oxide sa materyales ng katodo. Ang mga sel na ito ay gumagamit ng papel separator na may coating ng cross-linked o modified starches, na nagpapahusay ng kanilang estabilidad sa elektrolito. Ang extra o super mabigat na tungkuling zinc chloride battery ay ginagamit kung saan kinakailangan ang mataas na performance kahit na may mataas na gastos. Ito ay maganda ang performance sa mababang temperatura, na hindi posible sa kaso ng sel ni Leclanche.

Uri ng Zinc Carbon Batteries ayon sa Laki

Size	Weight	Diameter	Height	Reference Figure
N	6.2 gram	12 mm	30.2 mm
AAA	8.5 gram	10.5 mm	44.5 mm
AA	15 gram	14.5 mm	50.5 mm
C	41 gram	26.2 mm	50 mm
D	90 gram	34.2 mm	61.5 mm
F	160 gram	34 mm	92 mm
No – 6	900 gram	67 mm	170 mm

Mga Pabor at Di-pabor sa Zinc Carbon Battery

Ang mga pabor ng Zinc carbon battery ay maaaring ilista sa ibaba.

Pabor ng Leclanche’ Battery

1. Ang halaga ng selang ito ay napakababa.

2. Ang iba't ibang hugis, laki, at kapasidad ng mga selang ito ay madali nang makukuha.

3. Mahabang tradisyonal na reliabilidad.

Di-pabor ng Leclanche’ Battery

1. Ang densidad ng enerhiya nito ay napakababa.

2. Ito ay nagbibigay ng mahinang serbisyo sa mababang temperatura.

3. Ito ay may mahinang paglabas ng resistensyaresistensya.

4. Hindi ito maaaring gumana nang epektibo sa mataas na aplikasyon ng paglabas ng kuryente.

5. Ang sariling buhay nito ay hindi napakaganda.

6. Ang tensyon nito ay patuloy na bumababa habang ang paglabas ng kuryente.

Pabor ng Zinc Chloride Battery

1. Mas mataas na densidad ng enerhiya ang magagamit sa zinc chloride battery.

2. Ang zinc chloride battery ay may mataas na epektividad sa ilalim ng kondisyon ng malaking paglabas ng kuryente.

3. Ito ay may mas magandang pagganap sa mababang temperatura.

4. Mas maliit na paglabas ng resistensya.

Di-pabor ng Zinc Carbon Battery

1. Ang rate ng paggawa ng gas ng bateryang ito ay mas mataas.

2. Ito ay mas sensitibo sa oksiheno.

Pahayag: Igalang ang orihinal, mahalagang mga artikulo na karapat-dapat na ibahagi, kung mayroong labag sa karapatan pakiusap na lumapit para burahin.