Magnesium Akkumulátor | A Magnesium Akkumulátor kémiai szerkezete
A mágnesi anyagot elsődleges akku anódanyagként használják, mivel nagy szabványos potenciálja van. Ez egy könnyű fém. Költséghatékonynak is tekinthető, mivel könnyen hozzáférhető. A mágnesi/mangán-dióxid (Mg/MnO2) akku kétszer annyi szolgálati élettartamú, azaz kapacitású, mint a cink/mangán-dióxid (Zn/MnO2) akku ugyanolyan méretben. Ezen felül a kapacitása megtartható a tárolás során, még magas hőmérsékleten is. A mágnesi akku nagyon tartós és tárolható, hiszen mindig védőréteggel rendelkezik, amely természetesen kialakul a mágnesi anód felületén.
A mágnesi akku elveszíti a tárolhatóságát, ha részlegesen kiürül, ezért nem túl alkalmas hosszú távú időszakos alkalmazásokhoz. Ez az oka annak, hogy a mágnesi akku népszerűségét vesztve a litium-akkumulátorok foglalják el a piacot.
Mágnesi Akku Kémiai Jelenségei
Az elsődleges mágnesi akkumban mágnesi ötvözetet használnak anódanyagként, mangán-dióxidot pedig kathódanyagként. De a mangán-dióxid nem biztosít megfelelő vezetőképességet a kathódnak, ezért acetylen feketét kevernek a mangán-dióxiddal a szükséges vezetőképesség elérése érdekében. Mágnesi perklorátot használnak elektrolitként. Bárrium- és lítium-kromát adnak hozzá az elektrolithoz a korroziónak való ellenállás érdekében. Mágnesi hidroxidot is hozzáadják a keverékhez pufferanyagként a tárolhatóság javítása érdekében.
Az anódon történő oxidációs reakció:
A kathódon történő redukciós reakció:
Összefoglaló reakció:
A nyílt áramkör feszültsége, amit a cella ad, körülbelül 2 volt, de a cella potenciál elméleti értéke 2,8 volt.
A mágnes korrodálódásának esélye nagyon alacsony, még extrém környezeti feltételek mellett is. A rohadt mágnes vízzel reagál, és egy vékony réteg Mg(OH)2-t formál felületén.
Ez a vékony mágnes-peroxid réteg korrosziós védőrétekként működik a mágnes felületén. Ezen felül a mágnessel végzett kromátkezelés jelentősen javítja ezt a védelmet. Ha azonban a mágnes-peroxid védelemretekét a batteri bocsátkozása során lyukat ütnek vagy eltávolítják, a korrozió hidrogén gáz képződése mellett lép fel.
Ez a mágnesi akku kemija.
Mágnesi Akku Építése
Építési szempontból egy hengeres mágnesi akkumulátor cella hasonló egy hengeres cink-szén akkumulátor cellához. Itt mágnesi ötvözetet használnak az akku fő tartalékaként. Ez az ötvözet mágnes, valamint kis mennyiségű alumínium és cinkből áll. Itt a mangán-dióxid a kathódanyag. Mivel a mangán-dióxid gyenge vezetőképességű, acetylen feketét kevernek a keverékbe a vezetőképesség javítása érdekében. Ez segít a vizet a kathódban tartani. A kathódkeverékben bárrium-kromát adják hozzá inhibáló anyagként, és mágnesi hidroxidot pH-bufferként. Mágnesi perklorátot és lítium-kromát vízzel kevertet használnak elektrolitként. Szénfogadókat helyeznek a kathódkeverékbe. Elektrolitos megoldással becsempészelt kraft papírokat helyeznek a kathód és anód anyagok között szeparátorként. Különös figyelemre méltó a zárlap elrendezés tervezése a mágnesi akkumban. Az akku zárása nem lehet olyan porózus, hogy a benne lévő pára elparoljon a tárolás során, és nem lehet olyan nemporózus, hogy a kibocsátott hidrogén gáz ne tudjon kivezetni. Tehát az akku zárása tartalmaznia kell egy kis lyukat a felső részén, amelyet a tartógyűrű alatt helyeznek el. Amikor a gáz kiveszi a lyukat, a tartógyűrű alakváltozást szenved a nyomás miatt, és a gáz kivezetésével jár.
Mágnesi Akku Előnyei
Nagyon jó önismerete van; hosszú ideig tárolható, még magas hőmérsékleten is. Ezeket az akkumulátort 5 évig 20oC hőmérsékleten tárolhatják.
Kétszerese a kapacitása az egyenértékű méretű Leclanche akkunak.
Magasabb akku feszültsége, mint a cink-szén akkunak.
A költsége is mérsékelt.
Mágnesi Akku Hátrányai
Késleltetett hatás (feszültségkésleltetés).
Hidrogén kibocsátása a kibocsátás során.
Hőtermelés a használat során.
Rossz tárolhatóság részleges kibocsátás után.
Az akkumulátorok már nem gyártják kereskedelmi céllal.
