Bateria ng Magnesiyo | Kimikal na Pagbuo ng Bateria ng Magnesiyo
Ginagamit ang magnesium bilang materyales ng anode sa mga battery dahil sa mataas nitong standard potential. Ito ay isang light metal. Madali rin itong makukuha at mura ang presyo nito. Ang battery ng magnesium/manganese dioxide (Mg/MnO2) ay may dalawang beses na serbisyo buhay o kapasidad kumpara sa zinc/manganese dioxide (Zn/MnO2) battery ng parehong laki. Ito rin ay maaaring panatilihin ang kapasidad nito, habang nakaimbak, kahit sa mataas na temperatura. Magnesium battery ay napakadurable at storable dahil mayroon itong protective cover na natural na nabubuo sa ibabaw ng anode ng magnesium.
Nawawala ang storability ng magnesium battery kapag ito ay partially discharged at dahil dito, hindi ito napakasuitable para sa paggamit sa long-term intermittent applications. Ito ang pangunahing dahilan kung bakit magnesium battery ay nawawalan ng popularidad, at ang lithium battery ang sumusunod sa kanyang mercado.
Chemistry of Magnesium Battery
Sa primary magnesium battery, ginagamit ang alloy ng magnesium bilang anode; ang manganese dioxide ang ginagamit bilang cathode material. Ngunit hindi sapat ang conductivity na ibinibigay ng manganese dioxide sa cathode, at dahil dito, inihahalo ang acetylene black sa manganese dioxide upang makamit ang kinakailangang conductivity. Ginagamit ang magnesium perchlorate bilang electrolyte. Inilalagay ang barium at lithium chromate sa electrolyte upang maprevent ang corrosion. Inilalagay din ang magnesium hydroxide sa mixture bilang buffering agent upang mapabuti ang storability.
Ang oxidation reaction na nangyayari sa anode ay,
Ang reduction reaction na nangyayari sa cathode ay,
Overall reaction,
Ang open circuit voltage, binibigay ng cell na ito ay halos 2 volt ngunit ang theoretical value ng cell potential ay 2.8 volt.
Medyo kaunti ang chance ng corrosion ng magnesium kahit sa extreme environmental conditions. Raw magnesium reacts with moisture and forms a coating of thin film of Mg(OH)2 sa ibabaw nito.
Ang malapit na pelikula ng magnesium peroxide na ito ay naglilingkod bilang corrosion protective layer sa ibabaw ng magnesium. Sa kabila nito, ang chromate treatment sa magnesium ay lubos na nagpapabuti sa protection na ito. Ngunit kapag punchered o tinanggal ang protective film na ito dahil sa discharge ng battery, nagaganap ang corrosion kasama ang pagsiklab ng hydrogen gas.
Ito ang basic chemistry of magnesium battery.
Construction of Magnesium Battery
Sa construction, ang cylindrical magnesium battery cell ay katulad ng cylindrical zinc-carbon battery cell. Dito, ginagamit ang alloy ng magnesium bilang main container ng battery. Ang alloy na ito ay nabubuo ng magnesium at kaunting aluminum at zinc. Dito, ginagamit ang manganese dioxide bilang cathode material. Dahil mahina ang conductivity ng manganese dioxide, inihahalo ang acetylene black dito upang mapabuti ang conductivity nito. Tumutulong din ito upang panatilihin ang tubig sa loob ng cathode. Sa cathode mixture na ito, inilalagay ang barium chromate bilang inhibitor, at inilalagay din ang magnesium hydroxide bilang pH buffer. Ginagamit ang magnesium perchlorate na may lithium chromate na inihalo sa tubig bilang electrolyte. Inilalagay ang carbon sa cathode mix bilang current collector. Inilalagay ang Kraft papers na inabsorb ng electrolyte solution sa pagitan ng cathode at anode materials bilang separators. Dapat bigyan ng espesyal na atensyon ang designing ng sealing arrangement sa magnesium battery. Ang sealing ng battery ay hindi dapat masyadong porous na maevaporate ang moisture sa loob ng battery habang nakaimbak, at hindi rin ito dapat masyadong nonporous na hindi makalabas ang hydrogen gas na nabubuo sa panahon ng discharge. Kaya dapat na ang seal ng battery ay panatilihin ang moisture sa loob nito, at sa parehong oras, ibigay nito ang sapat na vent para sa hydrogen gas na nabubuo sa panahon ng discharge. Maaari itong gawin sa pamamagitan ng pagbibigay ng maliit na butas sa itaas ng plastic seal na washed under the Retainer ring. Kapag lumabas ang excess gas sa butas, ang retainer ring ay deformed dahil sa pressure at resulta nito ang paglabas ng gas.
a
Ginagawa ng magnesium anode ang outer cover ng battery, ngunit mayroon ding construction of magnesium battery kung saan ang carbon ang gumagawa ng outer container ng battery. Dito, nabubuo ang typically shaped container mula sa highly conductive carbon. Ang container na ito ay nabubuo sa cylindrical cup shape, at isang rod-like shape ang projected mula sa gitna nito tulad ng ipinapakita sa larawan. Ang anode ng battery ay nabubuo ng cylinder o drum ng magnesium. Ang diameter ng cylindrical anode ay halos kalahati ng carbon cup. Inilalagay ang cathode mix sa loob ng anode cylinder at hinahati ito mula sa inner wall ng cylinder ng paper separator. Ang puwang sa pagitan ng inner surface ng carbon cup at outer surface ng anode cylinder ay puno rin ng cathode mix at dito rin ang outer surface ng anode cylinder ay hinahati mula sa cathode mix ng paper separator. Ang cathode mix ay nabubuo sa pamamagitan ng pagsasama ng manganese dioxide, carbon black, at kaunting aqueous magnesium bromide o perchlorate bilang electrolyte. Ang positive terminal ay konektado sa dulo ng carbon cup. Ang negative terminal ay konektado sa dulo ng anode drum. Ang buong sistema ay encapsulated sa crimped tin-plated steel jacket.
Advantage of Magnesium Battery
May napakagandang self life ito; maaaring imbabak ito para sa matagal na panahon kahit sa mataas na temperatura. Ang mga battery na ito ay maaaring imbabak hanggang 5 taon sa temperatura na 20oC.
May dalawang beses na kapasidad kumpara sa equivalent size Leclanche battery.
Mas mataas na battery voltage kaysa sa zinc-carbon battery.
Ang cost ay moderate.
Disadvantages of Magnesium Battery
Delayed action.(voltage delay)
Evolution of hydrogen during discharge.
Heat generated during use.
Poor storage after partial discharge.
Hindi na pinag-uusapan ang battery commercially.
