Kwiksylferbatterij | Chemiese Konstruksie Voordelige Gebruik

Tydens die Tweede Wêreldoorlog het dit noodsaaklik geword om 'n konstante spanning, hoë kapasiteit, lang lewensduur batterys-stelsel te hê vir gebruik onder uiterste tropiese toestande. Die tegnologie van zinc-kwikoxide batterye was meer as 100 jaar bekend, maar is eers prakties deur Samuel Ruben tydens die Tweede Wêreldoorlog gebruik. Vanweë sy konstante en stabiele spannings kenmerke, is dit veral voordeelig om in horlosies, kameras en ander klein elektroniese toestelle te gebruik. Dit is ook in sommige vroeë modelle van pacemakers gebruik.
Vanweë sy uitermate stabiele uitvoer-spanning kenmerk, is die kwikoxidebatterys wyd as 'n spanningsverwysingsbron in elektriese meettoestelle gebruik. Daarbenewens is die batterys ook in klein verspreibare satellietmyne, radios, en vroeë satelliete gebruik.

Dit word nou ouderwets omdat daar omgewingsprobleme met kwik geassosieer word. Daar is hoofsaaklik twee tipes kwikoxidebatterys – een zinc-kwikoxidebatterys en twee kadmium-kwikoxidebatterys. Omgewingsprobleme is ook met kadmium geassosieer. Die mark van hierdie batterys is deur alkalines manganese dioxide, zinc-lug, silweroxide en lithiumbatterys beset.

Voordelige van Zinc-Kwikoxide Batterys

1. Dit het 'n baie hoë energiedigtheid. Dit is ongeveer 450 Wh/L

2. Dit het 'n baie lank opbergingslewens.

3. Bly stabiel oor 'n wye reeks stroomdigthede.

4. Dit is hoogs elektrochemies effektief.

5. Dit is baie robuust en algemeen nie sensitief vir meganiese impak en vibrasie nie.

6. Dit gee 'n stabiele 1.35 V open-sirkelspanning, wat 'n belangrike voordeel van zinc-kwikoxidebatterys is.

7. Dit gee 'n stabiele spanning oor 'n lank reeks stroomafloopbedryfperiode.

Nadeele van Zinc-Kwikoxide Batterys

1. Hierdie batterys is baie duur. Daarom het hulle beperkte gebruik.

2. Alhoewel die energie tot volume-verhouding van die batterys hoog is, is die energie tot massa-verhouding matig.

3. Die prestasie van hierdie batterys is nie goed by lae temperatuur nie.

4. As gevolg van die teenwoordigheid van kwik, skep die afval van gebruikte zinc-kwikoxidebatterys 'n probleem.

Voordelige van Kadmium-Kwikoxide Batterys

1. Dit het 'n langer opbergingslewens.

2. Dit het 'n vlakker ontladingkromme oor 'n lank reeks stroom.

3. Gegenskaap aan zinc-kwikoxidebatterys, werk dit doeltreffend by lae temperatuur.

4. Die gas-evolusie-etiket van kadmium-kwikoxidebatterys is laag.

Nadeele van Kadmium-Kwikoxide Batterys

1. Dit is duurder as zinc-kwikoxidebatterys weens kadmium.

2. Die standaard open-sirkelspanning van hierdie batterys is 0.9 V, wat baie laer is as dié van zinc-kwikoxidebatterys.

3. Sy energie tot volume-verhouding is matig, en sy energie tot massa-verhouding is laag.

4. Die afval van kadmium-kwikoxidebatterys skep ook 'n omgewingsprobleem weens die teenwoordigheid van beide kadmium en kwik.

Konstruksie van Kwikoxidebatterys

Hierdie batterys is hoofsaaklik in booms, plat en silindervorm vervaardig. In die boomkonfigurasie is die boekant van die batterys gemaak van koperlegging aan die binnekant en nikkel of roestvry staal aan die buitekant. Die boekant is geïsoleer van die boomhouer deur 'n nylon grommet. Amalgameerde zincpoeder is versprei binne die boekant. Die onderste gedeelte van die houer is gevul met 'n mengsel van kwikoxide en grafiet. Grafiet help hier om die geleidbaarheid van kwikoxide te verhoog. Die kwikoxide is die hoof katode-materiaal van die batterys. Die top van die katodemengsel is bedek met kaliumhydroxide, of natriumhydroxide-elektrolyt gedrenkte porose barrière. Nou word die hele boekant saam met grommet en anodemateriaal indruk in die boomhouer. Nou is die booggedeelte van die batterys die anode, en die onderste gedeelte is die katode, en die porose scheidingsvat die elektroliet tussen hulle. Die hele samestelling word stevig saamgehoud deur die bo-oorkant van die boomhouer of houer in te druk. In platkonfigurasie, is zincpoeder amalgameer en ingedruk in 'n pellet. Die boekant van die batterys is dubbel geplaat met 'n integraal-gesmolte polimer grommet. Die buite- en binnekant plaat is gemaak van nikkelgeplakte staal, maar die binnekant plaat is tin-geplaat op die binnekant. Die hoofhouer van die sel is ook gemaak van twee nikkelgeplakte staal maak blikse. En die adapterbuis is in die spasie tussen die binnekant en buitekant blikse geplaas. Die onderste gedeelte van die houer is gevul met katodemengsel, en op die top van die katodemengsel-elektrolyt, absorberende materiaal is geplaas. Die top grommetsamestelling saam met anode pallet is ingedruk in die binnekant blikse en gesluit deur in te druk oor die buitekant blikse. 'n Ventilasiegaatjie is in die buitekant blikse verskaf sodat die gas wat tydens ontlading gegenereer kan maklik tussen die binnekant en buitekant blikse ontvlug, enige ingetrokken elektroliet word deur die papieradapterbuis geabsorbeer.

Chemie van Kwikoxidebatterys

Twee tipes alkali-elektrolyte word in die zinc/kwiksel gebruik, een gebaseer op kaliumhydroxide en die ander op natriumhydroxide. Die natriumhydroxide-elektrolyte word algemeen gebruik waar lae temperatuur-operasie en hoë stroomafloop nie noodsaaklik is nie. Hierdie elektrolyte word algemeen in zinc-kwikoxide selle gebruik, terwyl kaliumhydroxide-gebaseerde elektrolyte slegs in kadmium-kwikoxide selle gebruik word. Kadmium is onoplosbaar in kaliumhydroxide-oplossing en daarom is die kadmium-kwikoxide sel baie geskik vir lae temperatuur-operasie.

Anoodreaksie in Zinc-Kwikoxide Batterys

Die anoodreaksie kan geskryf word as,

Hierdie reaksie kan vereenvoudig word as,

Anoodreaksie in Kadmium-Kwikoxide Batterys

Die anoodreaksie kan geskryf word as,

Hierdie reaksie produseer geen water nie, dus moet die elektrolyte in hierdie sel 'n hoë persentasie water hê.

Katoodreaksie in Kwikoxidebatterys

Die katoodreaksie van die batterys kan geskryf word as,

Gegee Spanning van Kwikoxidebatterys

Open-sirkel of nie-las spanning van zinc-kwikoxidebatterys is 1.35 V. Hierdie spanning is baie stabiel onder verskillende temperature oor '