Rūgdestona baterija | Ķīmiskā struktūra Priekšrocības Lietojums

Otrā pasaules kara laikā kļuva būtiski svarīgi, lai būtu pieejama strāvas avota sistēma ar pastāvīgu spriegumu, lielu jaudu un ilgu izmantošanas laiku akumulators, kas varētu tikt izmantots ārkārtīgi tropiskās apstākļos. Cinka mercura oksīda akumulatoru tehnoloģija bija zināma vairāk nekā 100 gadus, bet to pirmo reizi praktiski izmantoja Samuels Rubens Otrā pasaules kara laikā. Tāpēc, ka tas sniedz pastāvīgu un stabila sprieguma raksturlielumu, tas ir īpaši izdevīgs tādu mazāko elektronisko ierīču kā pulksteņi, fotoaparāti un citu mazāko elektronisko ierīču izmantošanai. Tas tika izmantots arī dažos agrākajos pacemaker modeļos.
Tāpēc, ka tā izvades spriegums ir ļoti stabils, mercurijas oksīda akumulators tika plaši izmantots kā sprieguma atsauces avots elektriskos mērīšanas instrumentos. Turklāt akumulators tika izmantots arī mazos skaidrojamās veida satelītos, radio aparātos un agrīnajos satelītos.

Tagad šie akumulatori kļūst novecojuši tāpēc, ka tie rada vides problēmas saistībā ar mercuriju. Galvenokārt eksistē divi veidi mercurijas oksīda akumulatoru – cinka mercurijas oksīda akumulators un kādija mercurijas oksīda akumulators. Arī kādija izmantošana rada vides problēmas. Šo akumulatoru tirgus ir aizņemts ar alkaļiskiem mangāna dioksīda, cinka gaisa, sidraba oksīda un litija akumulatoriem.

Cinka mercurijas oksīda akumatora priekšrocības

1. Tas ir ar ļoti augstu enerģijas blīvumu. Tas ir aptuveni 450 Wh/L

2. Tas ir ar ļoti ilgu glabāšanas laiku.

3. Tas paliek stabils plašā strāvas blīvuma diapazonā.

4. Tas ir ļoti elektrokimiski efektīvs.

5. Tas ir ļoti izturīgs un vispār neatkarīgs no mehāniskās iedarbības un vibrācijas.

6. Tas nodrošina stabila 1.35 V atvērtās shēmas spriegumu, kas ir nozīmīga cinka mercurijas oksīda akumatora priekšrocība.

7. Tas nodrošina stabila spriegumu garā strāvas izplūdes periodā.

Cinka mercurijas oksīda akumatora trūkumi

1. Šie akumulatori ir ļoti dārgi. Tāpēc viņu izmantošana ir ierobežota.

2. Lai arī akumatora enerģijas tilpums attiecībā uz tilpumu ir augsts, enerģijas tilpums attiecībā uz svara ir vidējs.

3. Akumatora darbība nav ļoti laba zemākos temperatūras līmeņos.

4. Mercurija klātbūtnes dēļ izmantotu cinka mercurijas oksīda akumatoru izstrāde rada problēmu.

Kādija mercurijas oksīda akumatora priekšrocības

1. Tas ir ar ilgāku glabāšanas laiku.

2. Tas ir ar plakāko izlādes līkni garā strāvas diapazonā.

3. Atšķirībā no cinka mercurijas oksīda akumatora, tas efektīvi darbojas zemākos temperatūras līmeņos.

4. Gāzu izdalīšanās kādija mercurijas oksīda akumatorā ir zema.

Kādija mercurijas oksīda akumatora trūkumi

1. Tas ir dārgāks par cinka mercurijas oksīda akumatoru tāpēc, ka satur kādiju.

2. Standarta atvērtās shēmas spriegums šajā akumatorā ir 0.9 V, kas ir daudz zemāks par cinka mercurijas oksīda akumatora spriegumu.

3. Tā enerģijas tilpums attiecībā uz tilpumu ir vidējs, un enerģijas tilpums attiecībā uz svaru ir zems.

4. Kādija mercurijas oksīda akumatora izstrāde arī rada vides problēmas, tāpēc, ka satur gan kādiju, gan mercuriju.

Mercurijas oksīda akumatora konstrukcija

Šis akumulators tika galvenokārt ražots apakšējā, plakanā un cilindriskā formā. Apakšējā konfigurācijā akumatora virsgrāmata ir izgatavota no mednieka alliage iekšējā pusē un nikela vai nerūdīgā metāla ārpusē. Virsgrāmata ir izolēta no apakšējā konteinera ar nilona grommetu. Amalgamēta cinka pulveris ir izlemts virsgrāmatas iekšpusē. Konteineris apakšējā daļā ir aizpildīts ar mercurijas oksīda un grafita maisījumu. Grafits palīdz palielināt mercurijas oksīda vedību. Mercurijas oksīds ir akumatora galvenais katoda materiāls. Katoda maisījuma virsotne ir apklāta ar kaliumhidroksīda vai natrija hidroksīda elektrolīta sietā barjera. Tagad visa virsgrāmata kopā ar grommetu un anoda materiālu tiek piespiesta apakšējā konteinera iekšpusē. Tagad akumatora augšējā daļa ir anode, un apakšējā daļa ir katode, un sietā atdalītājs satur elektrolītu starp tiem. Vesels montāžas komplekss tiek cieši uzturēts, piekrustot apakšējās konteineres virsējai malai. Plakanā konfigurācijā cinka pulveris ir amalgamēts un presēts pelētē. Akumatora virsgrāmata ir dubultā plāksne ar integrāli formētu polimera grommetu. Ārējā un iekšējā virsgrāmatas plāksnes ir izgatavotas no nikela apmetālas plāksnes, bet iekšējā plāksne ir tināta savā iekšpusē. Cilindra galvenais konteiners ir izgatavots no diviem nikela apmetālas plāksnes izgatavotiem konteineriem. Un adaptērs ir novietots starp iekšējo un ārējo konteineri. Konteineris apakšējā daļā ir aizpildīts ar katoda maisījumu, un katoda maisījuma virsotne ir aizpildīta elektrolīta absorbentiem. Virsgrāmata kopā ar anoda pelēte ir piespiesta iekšējā konteinerī, un izolācija tiek veikta, piekrustot ārējā konteineri. Ārējā konteinerī ir nodrošināts ventilācijas caurums, lai dzesētie gāzes, kas varētu radīties izplūdes laikā, varētu viegli izplūst starp iekšējo un ārējo konteineri, un jebkura ieplūdusi elektrolīte tiek absorbuota papīra adaptērā.

Mercurijas oksīda akumatora ķīmija

Divi veidi alkaliskā elektrolīta tiek izmantoti cinka / mercurijas oksīda čūskā, viens balstīts uz kaliumhidroksīdu un otrs uz natrija hidroksīdu. Natrija hidroksīda elektrolīts parasti tiek izmantots, ja nav nepieciešama zemas temperatūras darbība un liela strāvas izplūde. Šis elektrolīts parasti tiek izmantots cinka mercurijas oksīda čūskā, savukārt kaliumhidroksīda balstīts elektrolīts tiek izmantots tikai kādija mercurijas oksīda čūskā. Kādija ir neskaidams kaliumhidroksīda risinājumā, un tāpēc kādija mercurijas oksīda čūska ir ļoti piemērota zemas temperatūras darbībai.

Anodas reakcija cinka mercurijas oksīda akumatorā

Anodas reakciju var pierakstīt kā,

Šo reakciju var vienkāršot kā,

Anodas reakcija kādija mercurijas oksīda akumatorā

Anodas reakciju var pierakstīt kā,

Šī reakcija neprodukcē ūdeni, tāpēc šajā čūskā izmantotajam elektrolītam jābūt ar vajadzīgu augstu ūdens procentuālo daudzumu.

Katodas reakcija mercurijas oksīda akumatorā

Katodas reakciju akumatorā var pierakstīt kā,