Bateria ng Mercuric Oxide | Kimika Konstruksyon mga Pabor Mga Gamit

Noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, naging mahalagang magkaroon ng tuloy-tuloy na voltaje, mataas na kapasidad, at matagal na buhay na battery system para sa paggamit sa mga ekstremong kondisyon sa 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 tuloy-tuloy at matatag na voltaje na katangian, ito ay partikular na may pakinabang sa paggamit sa mga relo, kamera, at iba pang maliit na elektronikong aparato. Ginamit din ito sa ilang mga unang modelo ng pacemakers.
Dahil sa kanyang napakamatatag na output voltage characteristic, ang mercuric oxide battery ay malawakang ginamit bilang isang voltage reference source sa electrical measuring instrument. Bukod dito, ginamit din ang battery sa maliit na scatterable satellite mines, radio sets, at maagang satellites.

Ngayon, ang mga battery na ito ay naging lumang teknolohiya dahil sa kanilang mga problema sa kapaligiran na may kaugnayan sa mercury. May dalawang pangunahing uri ng mercuric oxide battery – ang zinc mercuric oxide battery at ang cadmium mercuric oxide battery. May mga problema rin sa kapaligiran ang may kaugnayan sa cadmium. Ang merkado ng battery na ito ay inokupahan ng alkaline manganese dioxide, zinc-air, silver oxide, at lithium battery.

Mga Advanteha ng Zinc Mercuric Oxide Battery

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

2. May napakataas na haba ng storage life.

3. Nanatiling matatag sa malawak na range ng current density.

4. Napakataas ang electrochemical efficiency.

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

6. Bibigay ito ng matatag na 1.35 V ng open-circuit voltage na isang mahalagang advanteha ng zinc mercuric battery.

7. Bibigay ito ng matatag na voltaje sa mahabang range ng current drain operating period.

Mga Diwadwahi ng Zinc Mercuric Oxide Battery

1. Ang mga battery na ito ay napakamahal. Dahil dito, limitado ang kanilang paggamit.

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

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

4. Dahil sa presensya ng mercury, nagiging problema ang pagdispose ng ginamit na zinc mercuric oxide battery.

Mga Advanteha 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 gumagana nang epektibong sa mababang temperatura.

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

Mga Diwadwahi 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 moderado, at ang energy to weight ratio naman ay mababa.

4. Ang pagdispose ng cadmium mercuric oxide battery ay nagdudulot din ng problema sa kapaligiran dahil sa presensya ng cadmium at mercury.

Konstruksyon ng Mercuric Oxide Battery

Ang battery na ito ay pangunahing gawa sa bottom, flat, at cylindrical shape. Sa bottom configuration, ang top cover ng battery ay gawa ng copper alloy sa inner face at nickel o stainless steel sa outer face. Ang top cover ay insulated mula sa bottom container ng pamamagitan 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. Ang graphite ay tumutulong dito upang tumaas ang conductivity ng mercuric oxide. Ang mercuric oxide ang pangunahing cathode material ng battery. Ang top ng cathode mixture ay nakakubkob ng potassium hydroxide, o sodium hydroxide electrolyte soaked porous barrier. Ngayon ang buong top cover kasama ang 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 pagitan nila. Ang buong assembly ay tiyak na hawakan ng magkasama 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 ng 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 top ng cathode mixture electrolyte, absorbents ang inilagay. Ang top grommet assembly kasama ang anode pallet ay pinindot sa inner can at seal na gawin 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 madaling makalabas sa pagitan ng inner at outer cans, anumang entrained electrolyte ay inabsorb ng paper adaptor tube.

Kimika 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 pa ay sodium hydroxide. Ang sodium hydroxide electrolyte ay karaniwang ginagamit kung ang low temperature operation at high current drain ay hindi kinakailangan. 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 napakasuitable 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 nagbibigay ng anumang tubig kaya ang electrolyte na ginagamit sa cell na ito ay dapat may mataas na bahagdan ng tubig.

Cathode Reaction sa Mercuric Oxide Battery

Ang cathode reaction ng battery ay maaaring isulat bilang,

Rated Voltage ng Mercuric Oxide Battery

Open circuit o no load voltage ng zinc mercuric oxide battery ay 1.35 V. Ang voltage na ito ay napakamatatag sa iba't ibang temperatura sa mahabang panahon. Ang no load voltage ng zinc mercuric battery ay nananatiling sa loob ng 1% para sa 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 nagbabago mula sa – 20o