Magnesium Batterij | Chemiese Konstruksie van Magnesium Batterij
Magnesium word gebruik as anoodmateriaal in primêre batterye weens sy hoë standaardpotensiaal. Dit is 'n ligmetaal. Dit is ook maklik beskikbaar omdat dit 'n goedkope metaal is. 'n Magnesium/mangane dioksied (Mg/MnO2) batterij het twee keer die lewensduur, d.w.s. kapasiteit van die sink/mangane dioksied (Zn/MnO2) batterij van dieselfde grootte. Dit kan ook sy kapasiteit behou, tydens berging, selfs by hoë temperature. Magnesium batterij is baie duurzaam en bergbaar omdat dit altyd 'n beskermende oorbedekking het wat natuurlik op die oppervlak van die magnesium anood gevorm word.
Die magnesium batterij verloor sy bergbaarheid eenmaal dit gedeeltelik ontlade is, en daarom is dit nie baie geskik vir gebruik in langtermyn onderbreekende toepassings nie. Dit is die hoofreden waarom magnesium batterij sy populariteit verloor, en lithium batterye die mark beset.
Chemie van Magnesium Batterij
In primêre magnesium batterye word 'n magnesiumlegering as die anood gebruik; mangane dioksied word as katoodmateriaal gebruik. Maar mangane dioksied kan nie die vereiste geleidbaarheid aan die katood verskaf nie, en daarom word aseetylen swart met mangane dioksied gemeng om die vereiste geleidbaarheid te bereik. Magnesium perchloraat word as die elektroliet gebruik. Barium- en lithiumpershromaat word by die elektroliet gevoeg om korrusie te voorkom. Magnesium hidroksied word ook by hierdie mengsel gevoeg as 'n buffermiddel om bergbaarheid te verbeter.
Die oxidasiereaksie wat in die anood plaasvind, is,
Die reduksiereaksie wat in die katood plaasvind, is,
Algehele reaksie,
Die oop-sirkuitspanning, gee hierdie sel ongeveer 2 volt, maar die teoretiese waarde van die selpotensiaal is 2.8 volt.
Die kans op korrusie van magnesium is baie klein, selfs onder uiterste omgewingsomstandighede. Rau magnesium reageer met vochtigheid en vorm 'n dun film van Mg(OH)2 op sy oppervlak.
Hierdie dun film van magnesiumperoxide dien as 'n korrosiebeskermende laag oor die magnesium. Daarby verbeter chromaatbehandeling op magnesium hierdie beskerming tot 'n groot mate. Maar wanneer hierdie beskermende film van magnesiumperoxide gepuntureer of verwyder word as gevolg van die ontlading van die batterij, vind korrusie plaas met die vorming van waterstofgas.
Dit is die basiese chemie van magnesium batterij.
Konstruksie van Magnesium Batterij
Konstruksiegewys is 'n silindriese magnesium batteriecel soortgelyk aan 'n silindriese sink-koolstof batteriecel. Hier word 'n legering van magnesium as die hoofhouer van die batterij gebruik. Hierdie legering word gevorm deur magnesium en 'n klein hoeveelheid aluminium en sink. Hier word mangane dioksied as katoodmateriaal gebruik. Aangesien mangane dioksied swak geleidbaarheid het, word aseetylen swart met dit gemeng om sy geleidbaarheid te verbeter. Dit help ook om water binne die katood te hou. In hierdie katoodmengsel word bariumchromaat as 'n remmer bygevoeg, en magnesiumhidroksied word ook bygevoeg as 'n pH-buffer. Magnesium perchloraat met lithiumpershromaat gemeng met water word as die elektroliet gebruik. Koolstof word in die katoodmengsel ingesit as 'n stroomversamelaar. Kraft-papier, gedoorsoorlag met 'n elektrolietoplossing, word tussen katood- en anoodmateriaal as skeiders geplaas. Spesiale aandag moet tydens die ontwerp van die sluitregeling in 'n magnesium batterij gegee word. Die sluiting van die batterij moet nie so porose wees dat die vocht binne die batterij tydens berging verdamp nie, en dit moet nie so non-porose wees dat die waterstofgas wat tydens ontlading gevorm word, nie uit die batterij kan ontsnap nie. Dus moet die sluiting van die batterij die vocht binne dit hou, en tegelykertyd genoeg ventilasie gee vir die waterstofgas wat tydens ontlading gevorm word. Dit kan gedoen word deur 'n klein gat bo-op die plastiek sluiting te maak, wat onder die Retainer ring gewas word. Wanneer te veel gas uit die gat kom, word hierdie retainer ring as gevolg van druk vervorm, wat lei tot die ontsnapping van die gas.
a
Magnesium anood vorm die buite bedekking van die batterij, maar 'n ander konstruksie van magnesium batterij is ook beskikbaar waar koolstof die buitehouer van die batterij vorm. Hier word 'n tipies gevormde houer gevorm van hoogs geleidbare koolstof. Hierdie houer word in 'n silindriese kop-vorm gevorm, en 'n staafagtige vorm word uit sy middel geprojekteer soos in die foto getoon. Die anood van die batterij word gevorm deur 'n silinder of trommel van magnesium. Die diameter van die silindriese anood is ongeveer die helfte van die koolstofkop. Die katoodmengsel word binne hierdie anoodsilinder geplaas en geskei van die binnekant van die silinder deur 'n papier-skeider. Die ruimte tussen die binnekant van die koolstofkop en die buiteoppervlak van die anoodsilinder word ook met katoodmengsel gevul, en hier word die buiteoppervlak van die anoodsilinder ook van die katoodmengsel geskei deur 'n papier-skeider. Die katoodmengsel word geproduseer deur mangane dioksied, koolstofswart, en 'n klein hoeveelheid waterige magnesium bromide of perchloraat as die elektroliet te meng. Die positiewe terminal word aan die einde van die koolstofkop gekoppel. Die negatiewe terminal word aan die einde van die anoodtrommel gekoppel. Die hele stelsel word in 'n gekrimpte tin-geplateerde yskous ingekapsel.
Voordelige van Magnesium Batterij
Dit het 'n baie goeie selflewe; dit kan vir 'n lang tyd gestoor word, selfs by hoë temperature. Hierdie batterye kan tot 5 jaar by 'n temperatuur van 20oC gestoor word.
Dit het twee keer die kapasiteit in vergelyking met 'n ekwivalente grootte Leclanche batterij.
Hoër batterij spanning as 'n sink-koolstof batterij.
Koste is ook matig.
Nadeele van Magnesium Batterij
Vertraagde aksie (spanningsvertraging).
Vorming van waterstof tydens ontlading.
Hitte wat tydens gebruik gegenereer word.
Slechte berging na gedeeltelike ontlading.
Die batterye word nie langer kommersieel vervaardig nie.
