Magnezyum Pil | Magnezyum Pillinin Kimyasal Yapısı

Magnezyum, yüksek standart potansiyeli nedeniyle birincil pil anot materyali olarak kullanılır. Hafif bir metaldir. Düşük maliyetli olması nedeniyle kolayca bulunabilir. Magnezyum/mangan dioksit (Mg/MnO2) pilinin hizmet ömrü, yani kapasitesi, aynı boyutta olan çinko/mangan dioksit (Zn/MnO2) pilinden iki katıdır. Ayrıca, depolama sırasında yüksek sıcaklıklarda bile kapasitesini koruyabilir. Magnezyum pil her zaman magnezyum anodun yüzeyinde doğal olarak oluşan koruyucu bir kapağı olduğundan dolayı çok dayanıklı ve saklanabilir.
Magnezyum pil kısmen boşaltıldığında saklanabilirliğini kaybeder ve bu nedenle uzun süreli kesikli uygulamalar için çok uygun değildir. Bu, magnezyum pilin popülerliğini kaybetmesinin ve lityum pillerin pazarını ele geçirmesinin ana nedenidir.

Magnezyum Pilinin Kimyası

Birincil magnezyum pilinde, magnezyum alaşımları anot olarak kullanılır; mangan dioksit kathot malzemesi olarak kullanılır. Ancak, mangan dioksit, kathota gerekli iletkenliği sağlayamadığından, bu iletkenliği sağlamak için asetilen siyahi mangan dioksitle karıştırılır. Magnezyum perkloratı elektrolit olarak kullanılır. Koroziyonu önlemek için elektrolite baryum ve lityum kromatı eklenir. Saklanabilirliği artırmak için bu karışıma magnezyum hidroksit de eklenir.

Anotta meydana gelen oksidasyon reaksiyonu,


Kathotta meydana gelen indirgeme reaksiyonu,

Toplam reaksiyon,


Bu hücre, açık devre voltajı yaklaşık 2 volt verir ancak hücre potansiyelinin teorik değeri 2.8 volt'tur.
Magnezyumun aşırı çevresel koşullar altında bile aşınması olasılığı çok düşüktür. Ham magnezyum, nemle reaksiyona girerek yüzeyinde ince bir Mg(OH)2 filmini oluşturur.

Bu ince magnezyum peroksit filmi, magnezyum üzerinde koruyucu bir tabaka olarak hizmet eder. Buna ek olarak, magnezyum üzerinde yapılan kromat işlemi bu korumayı büyük ölçüde iyileştirir. Ancak, bu magnezyum peroksit koruma filminin pilin boşalması nedeniyle delinmesi veya kaldırılması durumunda, hidrojen gazı oluşarak korozon meydana gelir.


Bu, magnezyum pillerin temel kimyasıdır.

Magnezyum Pilinin Yapısı

Yapısal açıdan silindirik bir magnezyum pilleri, silindirik çinko-karbon pillere benzer. Burada, magnezyum alaşımları pilin ana kapı olarak kullanılır. Bu alaşım, magnezyum, az miktarda alüminyum ve çinko ile oluşturulur. Mangan dioksit katot malzemesi olarak kullanılır. Mangan dioksitin elektrik iletkenliği düşük olduğu için, bu iletkenliğinin artırılması amacıyla asetilen siyahı ile karıştırılır. Bu aynı zamanda, katotta suyun tutulmasına da yardımcı olur. Katot karışımına inhibör olarak barium kromat ve pH tamponu olarak magnezyum hidroksit ilave edilir. Elektrolit olarak, sulu magnezyum perklorat ile lityum kromat karışımı kullanılır. Akım toplayıcı olarak karbon katot karışımına yerleştirilir. Katot ve anot malzemeleri arasında elektrolit çözeltisi ile emdirilmiş kraft kağıtları, ayırıcı olarak konulur. Magnezyum pilinin tıkama düzenlemesi tasarım sırasında özel dikkate alınmalıdır. Pili depolarken içerideki nemin buharlaşmaması için tıkama çok porlu olmamalı, ancak deşarj sırasında oluşan hidrojen gazının kaçabilmesi için tamamen porlu olmamalıdır. Yani, tıkama pilin içine nemini tutmalı ve aynı zamanda deşarj sırasında oluşan hidrojen gazına yeterli çıkış sağlamalıdır. Bu, plastik tıkamanın üstünde, Tutucu halkanın altında lavandı edilen küçük bir delik sağlayarak yapılabilir. Aşırı gaz delikten çıktığında, basınç nedeniyle bu tutucu halka deformasyona uğrar ve gaz kaçar.
a
Magnezyum anot, pilin dış kaplamasını oluşturur, ancak başka bir magnezyum pili yapısı da mevcuttur. Burada, pilin dış kapsayıcısını yüksek iletkenlikteki karbon oluşturur. Bu kapsayıcı, silindirik bardak şekli şeklinde oluşturulur ve merkezinden çubuk şeklinde bir yapı çıkar. Anot, magnezyum silindiri veya davulundan oluşur. Silindirik anotun çapı, karbon bardağın çapının yaklaşık yarısı kadardır. Katot karışımı, bu anot silindirinin içine yerleştirilir ve silindirin iç duvarından bir kağıt ayırıcı ile ayrılır. Karbon bardağın iç yüzeyi ile anot silindirinin dış yüzeyi arasındaki alan da katot karışımı ile doldurulur ve burada da anot silindirinin dış yüzeyi, katot karışımından bir kağıt ayırıcı ile ayrılır. Katot karışımı, manganez dioksit, karbon siyahı ve küçük miktarda sulu magnezyum bromür veya perklorat ile üretilir. Pozitif terminal, karbon bardağın ucuna bağlanır. Negatif terminal, anot davulunun ucuna bağlanır. Tüm sistem, kıvrılmış kalay kaplı çelik ceketi içinde kapsüllenir.

Magnezyum Pillinin Avantajları

1. Çok iyi bir ömrü vardır; yüksek sıcaklıklarda bile uzun süre saklanabilir. Bu piller 20oC sıcaklıkta 5 yıl saklanabilir.

2. Eşit boyutta olan Leclanche pillerine göre iki kat kapasiteye sahiptir.

3. Zink-karbon pillenden daha yüksek pil gerilimi.

4. Maliyet de orta seviyede.

Magnezyum Pilinin Dezavantajları

1. Gecikmeli etki.(gerilim gecikmesi)

2. Boşalma sırasında hidrojenin oluşması.

3. Kullanım sırasında üretilen ısı.

4. Kısmi boşalma sonrası kötü depolama.

Piller artık ticari olarak üretilemiyor.

Mg/MnO2 Pillerinin Boyutları ve Türleri

Açıklama: Orijinali saygılıyarak paylaşılan iyi makalelerin telif hakkı ihlali varsa lütfen silmek için iletişime geçiniz.