лужний елемент
лужний елемент
Лужний елемент - гальванічний елемент марганцево-цинкового складу, який використовує в якості катода двоокис марганцю, а в якості анода - цинк у вигляді порошку. Електролітом в лужному елементі є розчин лугу, зазвичай використовується натрієва луг. На аноді проходять реакції окислення цинку. Спочатку утворюється гідроксид цинку, який потім розкладається на оксид цинку і воду. На катоді, в свою чергу, відбуваються реакції відновлення оксиду марганцю (IV) в (III). Варто відзначити, що в лужному елементі живлення знаходиться в середньому в 1,5 рази більше двоокису марганцю. Типовими характеристиками лужного елемента живлення є наступні характрстікі:
- питома потужність: 100-150 кВт ∙ год / м³
- ЕРС елемента: 1,5 В
- питома енергія: 65-90 Вт ∙ год / кг.
Вперше використовувати лужний електроліт в хімічні джерела струму запропонували незалежно один від одного Вальдемар Джангнер в 1899 році і Томас Едісон в 1901 році. Вони використовували лужної електроліт в нікель-кадмієвих акумуляторах. У марганцево-цинкових елементах лужної електроліт вперше застосував канадський інженер Льюїс Урри в середині 1950-х років. який працював в компанії Union Carbide, що випускала елементи живлення під маркою «Eveready». Льюїс Урри використовував напрацювання Томаса Едісона. У 1960-му році Урри разом з Карлом Кордешем і Полом Маршалом отримав патент на конструкцію лужного елемента.
Для збільшення терміну зберігання в ранніх конструкціях елементів проводилося змішення цинкового порошку, проте такий спосіб продовження терміну зберігання елементів робить елементи небезпечними для використання в побуті. Тому в сучасні елементи вводять спеціальні органічні інгібітори корозії. Конструктивними особливостями лужний елемент нагадує також сольовий, але основні його частини розташовані в зворотному порядку. Анодна паста, виготовлена у вигляді цинкового порошку, просоченого густим лужним електролітом, розташовується у внутрішній частині елемента і виступає носієм негативного потенціалу, який досить легко знімається латуні стержнем. Від активної маси, діоксиду марганцю, змішаного з графітом або сажею, анодная паста відділена спеціальним сепаратором, також просоченим електролітом. Позитивний висновок, на відміну від сольового елемента, виконаний у вигляді сталевого нікельованого склянки, а негативний - у вигляді сталевої тарілки. Оболонка ізольована від склянки і запобігає коротке замикання, яке може виникнути при установці декількох елементів в батарейний відсік. Прокладка сприймає тиск газів, що утворюються при роботі. Для запобігання вибуху батареї при неправильному застосуванні, в ній є спеціальна запобіжна мембрана. При перевищенні значення тиску газів починається розрив мембрани і відбувається розгерметизація елемента, і в результаті зазвичай відбувається текти електроліту.
Лужний елемент має те ж значення робочої напруги, що і звичайний марганцево-цинковий елемент, але при цьому має більше значення ємності, розрядного струму, термін зберігання і робочий діапазон температур. Лужні елементи виробляються в тих же типорозмірах, що і сольові, і тому можуть застосовуватися в тих же пристроях, наприклад, в ліхтарях, електронних іграшках, переносних магнітофонах. Однак за рахунок кращих розрядних характеристик можливе застосування їх як в пристроях, які споживають значний струм, так і в пристроях, які споживають відносно невеликий струм протягом тривалого часу.