Väyläperoksidiakku | Kemiallinen rakenne etuja käyttötarkoitukset
Toisessa maailmansodassa oli tärkeää, että jatkuvan jännitteen, suurin kapasiteetin ja pitkän elinkaaren akun järjestelmä toimisi äärimmäisissä trooppisissa olosuhteissa. Sinkki-hapettumisyhdisteiden akkuteknologia oli tiedossa yli 100 vuoden ajan, mutta sitä käytettiin ensimmäisen kerran käytännössä Samuel Rubenin toimesta toisessa maailmansodassa. Sen vakaa ja tasainen jännite on erityisen hyödyllinen kellon, kameran ja muiden pienten sähköisten laitteiden käytössä. Sitä käytettiin myös joissakin ensimmäisessä polvisynnyttimen mallissa.
Vakaiden jännitetearvojen ansiosta hapettumisyhdisteen akku otettiin laajasti käyttöön jänniteviitelähteenä sähköisissä mittalaitteissa. Lisäksi akkua käytettiin pieniin satelliittimiineihin, radiolaitteisiin ja ensimmäisiin satelliitteihin.
Nykyään nämä akut ovat vanhentuneet hajuman ympäristöongelman vuoksi. On olemassa kaksi pääasiallista hapettumisyhdisteen akkua – sinkki-hapettumisyhdisteen akku ja kadmium-hapettumisyhdisteen akku. Kadmiumiin liittyvät myös ympäristöongelmat. Tämän akun markkina on vallannut alkali-manganiihydroksidi, sinkki-ilma, hopeahappo- ja litiumakku.
Sinkki-hapettumisyhdisteen akun etuja
Sillä on erittäin korkea energiatiheyden. Se on noin 450 Wh/L
Sillä on erittäin pitkä säilytysikä.
Se pysyy vakaina laajan virran tiheyden alueella.
Se on erittäin sähkökemiallisesti tehokas.
Se on erittäin kestävä ja yleensä ei herkästi mekaanisen vaikutuksen ja värähtelyn suhteen.
Se tarjoaa vakaa 1,35 V avoimen kytkennän jännitte, mikä on tärkeä etu sinkki-hapettumisyhdisteen akulle.
Se tarjoaa vakaa jännitte koko pitkän virran purkukauden ajan.
Sinkki-hapettumisyhdisteen akun haittoja
Nämä akut ovat erittäin kalliita. Siksi niiden käyttö on rajattu.
Vaikka akun tilavuusenergiaratio on korkea, painoenergiaratio on keskimääräinen.
Akun toiminta ei ole erityisen hyvä alhaisilla lämpötiloilla.
Hajuman vuoksi käytettyjen sinkki-hapettumisyhdisteen akkujen hävittäminen aiheuttaa ongelman.
Kadmium-hapettumisyhdisteen akun etuja
Sillä on pidempi säilytysikä.
Sillä on tasaisempi purkukäyrä laajalla virran alueella.
Erityisesti sinkki-hapettumisyhdisteen akun erottellen se toimii tehokkaasti alhaisilla lämpötiloilla.
Kadmium-hapettumisyhdisteen akun kaasupitoisuuden merkintä on alhainen.
Kadmium-hapettumisyhdisteen akun haittoja
Se on kalliimpi kuin sinkki-hapettumisyhdisteen akku kadmiumin vuoksi.
Tämän akun standardi avoimen kytkennän jännite on 0,9 V, mikä on paljon alhaisempi kuin sinkki-hapettumisyhdisteen akun.
Sen energiatilavuusratio on keskimääräinen, ja energiapainoratio on alhainen.
Kadmium-hapettumisyhdisteen akun hävittäminen aiheuttaa ympäristöongelmaa sekä kadmiumin että hajuman vuoksi.
Hapettumisyhdisteen akun rakennus
Tätä akkua valmistettiin pääasiassa pohja-, taso- ja sylinterimuotoisena. Pohjamuodossa akun kansi tehtiin kuparin leiviskästä sisäpuolella ja nikkelistä tai rostevapaa terästä ulkopuolella. Kansi eristettiin pohjasäiliöstä naylon grommetilla. Amalgameerattua sinkkipulvuraa levitettiin kansiin. Säiliön alapuoli täytettiin hapettumisyhdisteen ja grafiitin seoksella. Grafitin avulla hapettumisyhdisteen johtavuus paranee. Hapettumisyhdiste on akun pääasiallinen katodo-aine. Katodon seoksen päälle peitettiin kaliumhydroksidilla tai natriumhydroksidilla imuroitu poroista este. Nyt koko kansi yhdessä grommetin ja anoodimateriaalin kanssa painattiin pohjasäiliön sisään. Nyt akun ylälaita on anodi, ja alalaita on katodi, ja poroista este sisältää elektrolyytti heidän välillään. Koko kokoonpano kiinnitettiin tiukasti kantamalla pohjasäiliön yläreuna. Tasomuodossa sinkkipulvura amalgameerattiin ja painattiin pastilliin. Akun kansiin tehtiin kaksoispintainen integraalimuotoisesti muovattu polymerigrommetti. Ulko- ja sisäkansi tehtiin nikkelipintoisesta terästä, mutta sisäkansi oli tinapintoisena sisäpinnaltaan. Säiliön pääosa tehtiin kahdesta nikkelipintoisesta teräskaupasta. Ja sovitussuuttimen tuubi asetettiin ulko- ja sisäkansien väliin. Säiliön alapuoli täytettiin katodiseoksella, ja katodiseoksen päälle asetettiin elektrolyytti absorbentit. Ylägrommettiasemointi yhdessä anoodipastillin kanssa painattiin sisäkauppaan ja suljettiin kantamalla ulkokansi. Ulkokansiin tehtiin puhdasavain, jotta virrastuksen aikana syntyneet kaasut voisivat helposti päästä ulos ulko- ja sisäkansien väliltä, mikä tahansa mahdollinen elektrolyytti absorboitiin paperisolmuun.
Hapettumisyhdisteen akun kemiallisuus
Zinkki-hapettumisyhdisteen solussa käytetään kaksi tyyppiä alkalista elektrolyyttia, toista kaliumhydroksidipohjainen ja toista natriumhydroksidipohjainen. Natriumhydroksidielektrolyyttiä käytetään yleensä, kun alhaisen lämpötilan toiminta ja suuri virran purku eivät ole välttämättömiä. Tätä elektrolyyttiä käytetään yleensä zinkki-hapettumisyhdisteen solussa, kun taas kaliumhydroksidipohjainen elektrolyytti käytetään vain kadmium-hapettumisyhdisteen solussa. Kadmium on liukeneva kaliumhydroksidiruosteessa, ja siksi kadmium-hapettumisyhdisteen solu on hyvin sopiva alhaiselle lämpötilalle.
Anoodireaktio sinkki-hapettumisyhdisteen akussa
Anoodireaktio voidaan kirjoittaa seuraavasti,
Tämä reaktio voidaan yksinkertaistaa seuraavasti,
Anoodireaktio kadmium-hapettumisyhdisteen akussa
Anoodireaktio voidaan kirjoittaa seuraavasti,
Tämä reaktio ei tuota mitään vettä, joten tämän solun elektrolyyttiin tulisi sisältyä haluttu korkea veden prosenttiosuus.
Katodireaktio hapettumisyhdisteen akussa
Katodireaktio akussa voidaan kirjoittaa seuraavasti,
