Magniezsijas Akumulators | Magniezsijas Akumulatora ķīmiskā struktūra
Magnesijs tiek izmantots kā anoda materiāls primārās baterijā tāpēc, ka tam ir augsts standarta potenciāls. Tas ir gaisma metāls. Tāpat tas ir viegli pieejams, jo tas ir zema cenas metāls. Magnesijs/mangāndioksīds (Mg/MnO2) baterija ir divas reizes ilgāka darbības laika, t.i. jauda, nekā cinka/mangāndioksīda (Zn/MnO2) baterija vienādā izmērā. Tā arī var saglabāt savu jaudu, glabot, pat augstās temperatūras apstākļos. Magnesiums baterija ir ļoti ilgstoša un saglabājama, jo tai vienmēr ir aizsargājoša apakšā, kas dabiski veidojas magnesijs anodas virsū.
Magnesiums baterija zaudē savu saglabājamību, kad tā ir daļēji izlaista, un tāpēc tā nav ļoti piemērota ilgtermiņa pārtraukto lietojumu. Šis ir galvenais iemesls, kāpēc magnesiums baterija zaudē savu popularitāti, un litija baterijas ieņem tās tirgu.
Magnesiums baterijas ķīmija
Primārajā magnesiums baterijā tiek izmantota magnesijs legauta kā anoda; mangāndioksīds tiek izmantots kā katoda materiāls. Bet mangāndioksīds nevar nodrošināt nepieciešamo vedamību katodai, un tāpēc acetilēna melns tiek misēts ar mangāndioksīdu, lai sasniegtu nepieciešamo vedamību. Kā elektrolītu tiek izmantots magnesijs perhlorāts. Elektrolītam tiek pievienoti barijs un litija hromāts, lai novērstu koroziju. Magnesijs hidroksīds tika arī pievienots šai sajuknei kā pH buferis, lai uzlabotu saglabājamību.
Oksidācijas reakcija, kas notiek anodā, ir,
Redukcijas reakcija, kas notiek katodā, ir,
Kopējā reakcija,
Atvērtā sprieguma vērtība, ko šī šūna sniedz aptuveni 2 voltus, bet teorētiskā šūnas potenciāla vērtība ir 2.8 volti.
Magnesiuma korozijas iespēja ir ļoti maza, pat ekstrēmiem vides apstākļiem. Neapstrādāts magnesijs reaģē ar mitrumu un veido dūnu filmtu Mg(OH)2 savā virsū.
Šī dūna filmta no magnesijs peroxydes palīdz kā aizsargājoša slānis virs magnesijs. Tāpat chromāta apstrāde uz magnesijs lielā mērā uzlabo šo aizsardzību. Tomēr, kad šis aizsargājošais filmts no magnesijs peroxydes tiek pārtrūkts vai noņemts, sakritojot ar baterijas izlaistību, notiek korozija, veidojotis ūdeņraža gāze.
Tā ir pamata magnesiums baterijas ķīmija.
Magnesiums baterijas konstrukcija
Konstrukcijas ziņā cilindrisks magnesiums baterijas elements ir līdzīgs cilindriskam cinka-karbona baterijas elementam. Šeit tiek izmantota magnesijs legauta kā galvenā baterijas konteinera. Šī legauta veidojas no magnesijs un mazā daudzuma aluminija un cinka. Šeit mangāndioksīds tiek izmantots kā katoda materiāls. Jo mangāndioksīdam ir sliktā vedamība, acetilēna melns tiek misēts ar šo, lai uzlabotu to vedamību. Tas arī palīdz uzturēt ūdens katodā. Šajā katoda maisījumā tiek pievienots barija hromāts kā inhibitor, un tāpat magnesijs hidroksīds tiek pievienots kā pH buferis. Kā elektrolītu tiek izmantots magnesijs perhlorāts ar litija hromātu, misēts ar ūdeni. Kokss tiek ievietots katoda maisījumā kā strāvas samāks. Krafta papīrs, absorbušs elektrolīta šķīdumu, tiek ievietots starp katoda un anoda materiāliem kā atdalītājs. Speciāla uzmanība jāpievērš magnesiums baterijas nomazgāšanas sistēmas dizainam. Baterijas nomazgāšana nedrīkst būt tik porusa, ka baterijas iekšējais mitums tiks izsaucis glabot, un tā nedrīkst būt tik neporusa, ka formētais ūdeņraža gāze nevar iznikt no baterijas. Tāpēc baterijas nomazgāšanai jāturē gan mitums iekšā, un tajā pašā laikā tā jānodrošina pietiekami ventilācijas atvilkne formētajam ūdeņraža gāzei. To var izdarīt, veidojot mazu caurumu plastmasas nomazgāšanas virsū, kas nomazgāta Retenera gredzena zemā. Kad pārāk daudz gāze iziet caur caurumu, šis Retenera gredzens deformējas spiediena dēļ, un tā rezultātā gāze iziet.
a
Magnesiums anoda veido baterijas ārējo apakšu, bet citā magnesiums baterijas konstrukcija ir arī pieejama, kur kokss veido baterijas ārējo konteinera. Šeit tiek veidots tipisks formas konteinera no augsti vedāmā koksa. Šis konteinera veidojas cilindriskā tasiņa formā, un no tā centra projicējas viens stabiņveida forma, kā redzams attēlā. Baterijas anoda tiek veidota no magnesijs cilindra vai būrija. Cilindrisks anoda diametrs ir aptuveni pusē no koksa tasiņa. Katoda maisījums tiek ievietots šajā anoda cilindrā un atdalīts no tā iekšējā sienas ar papīra atdalītāju. Starp koksa tasiņa iekšējo virsmu un anoda cilindra ārējo virsmu tāpat tiek aizpildīts ar katoda maisījumu, un šeit arī anoda cilindra ārējā virsma tiek atdalīta no katoda maisījuma ar papīra atdalītāju. Katoda maisījums tiek ražots, misot mangāndioksīdu, koksa melni un mazu daudzumu ūdens magnesijs bromīds vai perhlorāts kā elektrolīts. Pozitīvais terminālis tiek savienots ar koksa tasiņa beigām. Negatīvais terminālis tiek savienots ar anoda būrija beigām. Vesela sistēma tiek iekapsēta cinkstaļa jaketē, kas nomazgāta.
Magnesiums baterijas priekšrocības
Tai ir ļoti laba savaldība; to var glabāt ilgu laiku pat augstās temperatūras apstākļos. Šīs baterijas var tikt glabātas līdz 5 gadiem temperatūrā 20oC.
Tai ir divas reizes lielāka jauda salīdzinājumā ar Leklanše bateriju vienādā izmērā.
Augstāks baterijas spriegums nežēl cinka-karbona baterijai.
Cena ir arī vidēja.
Magnesiums baterijas trūkumi
Aizvēlota rīcība (sprieguma aizvēlote).
Ūdeņraža gāzes veidošanās izlaistības laikā.
Siltums, kas rodas lietošanas laikā.
Sliktā saglabājamība pēc daļējas izlaistības.
Baterijas vairs netiek ražotas komerciāli.
