Bateri Magnesium | Pembinaan Kimia Bateri Magnesium
Magnesium digunakan sebagai bahan anod dalam bateri kerana potensi piawai yang tinggi. Ia adalah logam ringan. Ia juga mudah didapati dan merupakan logam berharga rendah. Bateri magnesium/dioxide mangan (Mg/MnO2) mempunyai dua kali jangka hayat iaitu kapasiti bateri seng/dioxide mangan (Zn/MnO2) yang sama saiz. Ia juga boleh mengekalkan kapasitinya semasa penyimpanan, walaupun pada suhu yang tinggi. Bateri magnesium sangat tahan lama dan boleh disimpan kerana ia sentiasa mempunyai selimut pelindung yang terbentuk secara semula jadi di permukaan anod magnesium.
Bateri magnesium kehilangan daya simpanannya apabila ia telah dikeluarkan sebahagian dan itulah mengapa ia tidak sangat sesuai untuk digunakan dalam aplikasi intermiten jangka panjang. Ini adalah sebab utama, mengapa bateri magnesium kehilangan popularitinya, dan bateri litium menduduki pasarnya.
Kimia Bateri Magnesium
Dalam bateri magnesium primer, aloi magnesium digunakan sebagai anod; dioxide mangan digunakan sebagai bahan katod. Tetapi dioxide mangan tidak dapat memberikan kekonduksian yang diperlukan kepada katod, dan oleh itu karbon asetilen dicampur dengan dioxide mangan untuk mencapai kekonduksian yang diperlukan. Perchlorate magnesium digunakan sebagai elektrolit. Kromat barium dan litium ditambah ke elektrolit untuk mencegah korosi. Hidroksida magnesium juga ditambah ke campuran ini sebagai agen penyangga untuk meningkatkan daya simpan.
Reaksi oksidasi yang berlaku di anod adalah,
Reaksi reduksi yang berlaku di katod adalah,
Reaksi keseluruhan,
Tegangan litar terbuka, sel ini memberikan sekitar 2 volt tetapi nilai teori potensi sel adalah 2.8 volt.
Peluang korosi magnesium sangat rendah walaupun di bawah keadaan persekitaran ekstrem. Magnesium mentah bertindak balas dengan kelembapan dan membentuk lapisan filem tipis Mg(OH)2 di permukaannya.
Filem tipis peroksida magnesium ini bertindak sebagai lapisan pelindung korosi di atas magnesium. Selain itu, rawatan kromat pada magnesium meningkatkan perlindungan ini hingga tahap yang sangat besar. Tetapi apabila filem pelindung peroksida magnesium ini dipukul atau dibuang disebabkan pengeluaran bateri, korosi berlaku dengan pembentukan gas hidrogen.
Ini adalah kimia asas bateri magnesium.
Pembinaan Bateri Magnesium
Secara pembinaan, sel bateri magnesium silinder serupa dengan sel bateri seng-karbon silinder. Di sini, aloi magnesium digunakan sebagai bekas utama bateri. Aloi ini dibentuk oleh magnesium dan sedikit aluminium dan seng. Di sini, dioxide mangan digunakan sebagai bahan katod. Oleh kerana dioxide mangan mempunyai kekonduksian yang lemah, karbon asetilen dicampur dengan ini untuk meningkatkan kekonduksian. Ini juga membantu mengekalkan air di dalam katod. Dalam campuran katod ini, kromat barium ditambah sebagai inhibitor, dan hidroksida magnesium ditambah sebagai penyangga pH. Perchlorate magnesium dengan kromat litium dicampur dengan air digunakan sebagai elektrolit. Karbon dimasukkan ke dalam campuran katod sebagai pengumpul arus. Kertas Kraft, yang diserap dengan larutan elektrolit, diletakkan di antara bahan anod dan katod sebagai pemisah. Perhatian khusus perlu diberikan semasa merancang susunan pelekat pada bateri magnesium. Penutup bateri tidak boleh terlalu poros sehingga kelembapan di dalam bateri akan menguap semasa penyimpanan, dan tidak boleh terlalu tidak poros sehingga gas hidrogen yang terbentuk semasa pengeluaran tidak dapat melarikan diri dari bateri. Jadi, penutup bateri harus mengekalkan kelembapan di dalamnya, dan pada masa yang sama, ia memberikan ventilasi yang cukup kepada gas hidrogen yang terbentuk semasa pengeluaran. Ini boleh dilakukan dengan menyediakan lubang kecil di atas penutup plastik yang dicuci di bawah cincin penahan. Apabila gas berlebihan keluar dari lubang, cincin penahan ini menjadi bengkok akibat tekanan dan menghasilkan pelarian gas.
a
Anod magnesium membentuk selimut luar bateri, tetapi pembinaan bateri magnesium lain juga tersedia di mana karbon membentuk bekas luar bateri. Di sini, bekas yang biasanya dibentuk dari karbon yang sangat konduktif. Bekas ini dibentuk dalam bentuk cawan silinder, dan satu bentuk batang diproyeksikan dari pusatnya seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Anod bateri dibentuk oleh silinder atau drum magnesium. Diameter silinder anod adalah sekitar setengah dari cawan karbon. Campuran katod ditempatkan di dalam silinder anod dan dipisahkan dari dinding dalam silinder oleh pemisah kertas. Ruang antara permukaan dalam cawan karbon dan permukaan luar silinder anod juga diisi dengan campuran katod dan di sini juga permukaan luar silinder anod dipisahkan dari campuran katod oleh pemisah kertas. Campuran katod dihasilkan dengan mencampur dioxide mangan, karbon hitam, dan sedikit bromida atau perchlorate magnesium sebagai elektrolit. Terminal positif disambungkan ke hujung cawan karbon. Terminal negatif disambungkan ke hujung drum anod. Sistem keseluruhan dikapsulkan dalam jaket baja yang dilapisi timbal.
Kelebihan Bateri Magnesium
Ia mempunyai jangka hidup yang sangat baik; ia boleh disimpan untuk waktu yang lama walaupun pada suhu tinggi. Bateri ini boleh disimpan hingga 5 tahun pada suhu 20oC.
Ia mempunyai kapasiti dua kali ganda berbanding bateri Leclanche yang sama saiz.
Tegangan bateri lebih tinggi daripada bateri seng-karbon.
Harga juga sederhana.
Kelemahan Bateri Magnesium
Tindak balas tertunda. (penundaan tegangan)
Pembentukan hidrogen semasa pengeluaran.
Penghasilan haba semasa penggunaan.
Penyimpanan yang buruk selepas pengeluaran separa.
Bateri ini tidak lagi dikeluarkan secara komersial.
