Bateria ng Mercuric Oxide | Kimikal na Konstruksyon mga Advantages at Gamit

Noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, naging mahalaga ang pagkakaroon ng battery na may constant voltage, mataas na kapasidad, at matagal na buhay para sa paggamit sa ekstremong kondisyon ng tropiko. Ang teknolohiya ng zinc mercuric oxide battery ay kilala nang higit sa 100 taon, ngunit ito ay unang praktikal na ginamit ni Samuel Ruben noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig. Dahil sa kanyang constant at stable battery characteristics, ito ay lalo pang advantageous na gamitin sa mga relo, kamera, at iba pang maliliit na electronic devices. Ginamit din ito sa ilang mga unang modelo ng pacemakers.
Dahil sa kanyang napakastable na output voltage characteristic, ang mercuric oxide battery ay malawakang ginamit bilang voltage reference source sa electrical measuring instrument. Bukod dito, ginamit din ang battery sa mga maliliit na scatterable satellite mines, radio sets, at unang mga satellites.

Ngayon, ang mga battery na ito ay naging obsolete dahil sa kanyang environmental problem na kaugnay ng mercury. May dalawang pangunahing uri ng mercuric oxide battery – ang isa ay zinc mercuric oxide battery at ang pangalawa ay cadmium mercuric oxide battery. Mayroon ding environmental problems na kaugnay ng cadmium. Ang merkado ng battery na ito ay inokupahan ng alkaline manganese dioxide, zinc-air, silver oxide, at lithium battery.

Mga Advantages ng Zinc Mercuric Oxide Battery

1. May napakataas na energy density. Ito ay humigit-kumulang 450 Wh/L

2. May napakataas na storage life.

3. Naninirahan sa malaking range ng current density.

4. Napakataas ang electrochemical efficiency nito.

5. Napakalakas at karaniwang hindi sensitibo sa mechanical impact at vibration.

6. Ibinibigay nito ang stable 1.35 V ng open-circuit voltage na isang mahalagang advantage ng zinc mercuric battery.

7. Ibinibigay nito ang stable voltage sa mahabang range ng current drain operating period.

Mga Disadvantages ng Zinc Mercuric Oxide Battery

1. Ang mga battery na ito ay napakamahal. Dahil dito, may limitadong paggamit sila.

2. Bagama't mataas ang energy to volume ratio ng battery, ang energy to weight ratio naman ay moderate.

3. Hindi masyadong maganda ang performance ng battery na ito sa mababang temperatura.

4. Dahil sa presence ng mercury, nagiging problema ang pagdispose ng used zinc mercuric oxide battery.

Mga Advantages ng Cadmium Mercuric Oxide Battery

1. May mas matagal na storage life.

2. May mas flat discharge curve sa mahabang range ng current.

3. Kunwari ang zinc mercuric oxide battery, ito ay umoo-perate nang epektibong paraan sa mababang temperatura.

4. Ang gas evolution label ng cadmium mercuric oxide battery ay mababa.

Mga Disadvantages ng Cadmium Mercuric Oxide Battery

1. Mas mahal ito kaysa sa zinc mercuric oxide battery dahil sa cadmium.

2. Ang standard open circuit voltage ng battery na ito ay 0.9 V na mas mababa kaysa sa zinc mercuric oxide battery.

3. Ang energy to volume ratio nito ay moderate, at ang energy to weight ratio naman ay mababa.

4. Ang pagdispose ng cadmium mercuric oxide battery ay nagiging environmental problem dahil sa presence ng cadmium at mercury.

Konstruksyon ng Mercuric Oxide Battery

Ang battery na ito ay karaniwang ginawa sa bottom, flat, at cylindrical shape. Sa bottom configuration, ang top cover ng battery ay gawa sa copper alloy sa inner face at nickel o stainless steel sa outer face. Ang top cover ay insulated mula sa bottom container ng nylon grommet. Ang amalgamated zinc powder ay ipinasok sa loob ng top cover. Ang lower portion ng container ay puno ng mixture ng mercuric oxide at graphite. Tumutulong ang graphite dito upang mapabilis ang conductivity ng mercuric oxide. Ang mercuric oxide ang pangunahing cathode material ng battery. Ang tuktok ng cathode mixture ay nakakubri ng potassium hydroxide, o sodium hydroxide electrolyte soaked porous barrier. Ngayon, ang buong top cover kasama ng grommet at anode material ay pinindot pababa sa bottom container. Ngayon, ang upper portion ng battery ang anode, at ang lower portion naman ang cathode, at ang porous separator ay naglalaman ng electrolyte sa gitna ng kanila. Ang buong assembly ay tiyak na hawakan ng magkasabay sa pamamagitan ng crimping ng top edge ng bottom can o container. Sa flat configuration, ang zinc powder ay amalgamated at pinindot sa isang pellet. Ang top cover ng battery ay double plated na may integrally molded polymer grommet. Ang outer at inner top plates ay gawa sa nickel plated steel, ngunit ang inner plate ay tin plated sa inner surface. Ang main container ng cell ay gawa rin ng dalawang nickel plated steel made cans. At ang adapter tube ay inilagay sa space sa pagitan ng inner at outer can. Ang lower portion ng container ay puno ng cathode mixture, at sa tuktok ng cathode mixture electrolyte, absorbents ang inilagay. Ang top grommet assembly kasama ng anode pallet ay pinindot sa inner can at seal na ginawa sa pamamagitan ng crimping over the outer can. Isang vent hole ang inilagay sa outer can upang ang gas na maaaring lumikha sa panahon ng discharge ay maaaring madaling lumabas sa pagitan ng inner at outer cans, anumang entrained electrolyte na inabsorb ng paper adaptor tube.

Chemistry ng Mercuric Oxide Battery

Dalawang uri ng alkaline electrolyte ang ginagamit sa zinc / mercuric cell, ang isa ay batay sa potassium hydroxide at ang isa naman ay sodium hydroxide. Ang sodium hydroxide electrolyte ay karaniwang ginagamit kung saan hindi essential ang low temperature operation at high current drain. Ang electrolyte na ito ay karaniwang ginagamit sa zinc mercuric oxide cell, samantalang ang potassium hydroxide based electrolyte ay ginagamit lamang sa cadmium mercuric oxide cell. Ang cadmium ay insoluble sa potassium hydroxide solution at dahil dito, ang cadmium mercuric oxide cell ay napaka-suitable para sa low temperature operation.

Anode Reaction sa Zinc Mercuric Oxide Battery

Ang anode reaction ay maaaring isulat bilang,

Ang reaction na ito ay maaaring simplipikahin bilang,

Anode Reaction sa Cadmium Mercuric Oxide Battery

Ang anode reaction ay maaaring isulat bilang,

Ang reaction na ito ay hindi gumagawa ng anumang tubig kaya; ang electrolyte na ginagamit sa cell na ito ay dapat may desired high percentage ng tubig.

Cathode Reaction sa Mercuric Oxide Battery

Ang cathode reaction ng battery ay maaaring isulat bilang,

Rated Voltage ng Mercuric Oxide Battery

Ang open circuit o no load voltage ng zinc mercuric oxide battery ay 1.35 V. Ang voltage na ito ay napakastable sa iba't ibang temperatura sa mahabang panahon. Ang no load voltage ng zinc mercuric battery ay nananatiling within 1% sa loob ng ilang taon. Ang no load voltage na ito ay maaaring mag-iba lamang sa order ng 2.5 mV kung ang operating temperature ng battery ay mag-iba mula sa – 20oC hanggang + 50oC. Ang battery na ito ay may flat discharge characteristic, ibig sabihin ang battery voltage ay halos pare-pareho para sa mahabang discharge period sa iba't ibang currents. Ang open circuit voltage ng cadmium mercuric oxide battery ay 0.9 volt at ito ay napakastable sa lahat ng operating conditions sa temperature range mula – 55oC hanggang + 80