1598005409-d822585ccc08cc47a0cab5184af6a524 (811208), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Прн длительных ре. Рнс. а.!о. Раарахнме характеркстнкк жимах разряда РК анскоеою Ртутно-калинского аае. мента: элемент имеет ста- „„'„„,, и бнльное напрнжение в Вь -готб 1ь1 н — и с <е. разрек тю. интервале температуры от — 55 до +100'С (рнс. 4.10). Удельная энергия РК элемента примерно вдвое ниже, чем РЦ элемента, и достигает 65 Вт ч/кг, а саморазряд составляет от 0,2 до 1еть прн 20'С и порядка 20% прн 70'С в год. Отсюда следует исключительно высокая сохранность заряда, достигающая 10 лет, что характеризует этот источник тока как наиболее долговечный среди элементов с водным электролитом. Ограниченное техническое применение ртутнокадмневых элементов связано с нх относительно низким напряжением и высокой стоимостью, а также отчасти с недостаточно высокими удельнымн характеристиками. СЦ элементы выгодно отличаются от марганцевоцинковых более стабильной разрядной характеристикой в сочетании с длительные сроком хранения н высокой удельной энергией. Поэтому, несмотря ла высокую стоимость, их охотно используют в микрокалькуляторах, электронных часах, слуховых аппаратах.
По сравнению с РЦ, обладающими теми же преимуществами, СЦ элементы имеют более пологую вольт-амперную характеристику. Поэтому онн менее чувствительны к повышению токовой нагруэкл, например, прн включении подсветки циферблата электрочасов. Разработан типоразмериый ряд герметичных дисковых СЦ элементов емкостью от 15 до 250 мА ч массой от О,ЗЗ до 3,5 г. Разрядная кривая СЦ источника тока (см. гл.
10) имеет две ступени, из них верхняя выражена тем четче, чем ниже разрядный ток. Высокие требования к стабильности разрядной характеристики СЦ элемента вынуждают устранить верхнюю площадку иа разрядной кривой. Для этого активную массу катода готовят на основе оксида серебра (Ц нли оксида серебра (П), но всегда со слоем АдзО, обращенным к сепаратору. Вобонх случаях потенцналопределяющая реакция АкзО+ НзО+2а- - 2А2+2ОН вЂ” Ее=о,345В обусловливает постоянство катодиого потенциала прн разряде элемента. Первый метод более технологичный, его применяют чаще. На отрицательном электроде протекает окисление цинка с образованием оксида цинка, поэтому суммарная реакция разряда сводится к уравнению АкзО + Еа -~ 2А2+ Еа Повышение содержания в катоде металлического серебра существенно снижает омические потери напряжения, компенсируя некоторое возрастание поляризации цинкового анода.
В результате при разряде током 0,0! С„ и ниже на элементе поддерживается стабильное напряжение в интервале 1,55 — 1,50 В на протяжении почти всего времени работы; НРЦ составляет около 1,60 В. Конструкция дискового серебряно-цинкового элемента (рис. 4,11) имеет некоторые особенности. Пастироваиный анод 1 нз цинкового порошка с добавкой ртути запрессован в стальную позолоченную с двух сторон крышку 2; возможно применение триметалла никель- 112 Рнс. 4.11. Устройство кнскового серебрпно-кннкового аленентв: г актаапаа масса Отраплталысото тлаксрода; г — ломака; р — прокладка; с — акткакаа масса поломатслако.
то алакесола; б - корптс: б - сапа. РОТОР 119 сталь-медь. Активная масса катода 4 на основе оксида серебра (1) с электропроводящей добавкой графята (электрнческая проводимость АпвО не превышает 0,6:к, Х10-с См м-') вапрессована в стальной никелированный корпус 5. Сепаратор б состоит нз не- Ю сколькнх слоев гидрат- 1 а Ф/ целлюлозной пленки нли другого матерка- х л ла, набухающего в щелочном электролнте— 4 концентрнрованном растворе КОН с добав- 5 кой оксида цинка. Исключительно важным с тачки зрения надежности элемента является качество узла герметизация. Высокая адгезня раствора КОН с металлнческой поверхностью создает расклиннвающнй эффект в зоне уплотнення корпуса с крышкой.
Течи электролита способствуют также мнкронеровности н микратрещины по краям корпуса н крышки, избежать которые технологически трудно. Для исключения течи используют фигурную прокладку-изолятор 8 из нейлона нли другого матернала, обладающего высокой упругостью н хорошей хладотекучестью, а саму герметизацию проводят в два приема. Сначала после сборки элемента производят раднальиое обжатие по периметру корпуса по направлению стрелки А, затем следует завальцовка края корпуса по направлению стрелки Б. В результате площадь уплотнения заметно увеличивается, а эффектнвность герметизации существенно выше, чем в МЦ, РЦ н других щелочных источниках тока.
Благодаря принятым мерам саморазряд СЦ элемента не превышает 10% в год (20'С), а сохранность составляет не менее двух лет; в загерметизированной инертной атмосфере сохранность увеличивается до пяти лет, Рабочий интервал температуры, отвечающий напряжению 1,50 — 1,60 В, находится в пределах от 0 до 40ОС. Удельная энергня нрн разряде током Авв возрастает по мере увелнчення размера элемента от 60 до 110 Вт ч/кг. 4.4.
Везцушие-цмикевь4е эпемемты Воздушно-цинковые (ВЦ) элементы отличаются от других элементов с цинковым анодом оригинальным положительным электродом. Активным веществом катода служит кислород воздуха, который при разряде восстанавливается до ОН=ионов. В элементах Фери, освоенных промышленностью в 1930-е годы, использовался гладкий цинк и солевой электролит. В современных ВЦ. элементах применяют щелочной электролит. Их предшественником является элемент Спиридонова (1939), в котором впервые был использован концентрированный раствор КОН и газодиффузионные пористые электроды на основе активироваиного угля, полученные методом прессования со связующим. Теория. Цинковый электрод ВЦ элемента может быть монолитным или пористым.
В первом случае разряд протекает по реакции (4.5) с образованием тетрагидроксоцинкат-ноиа, поэтому объем электролита должен быть большим (да !О мл/А.ч). Для повышения удельной энергии в электролит вводят известь. В результате реакции (~а(ОНцз-+ С (ОН),- Са О, + ЮН-+9Н,О образуется труднорастворнмый цинкат кальция н одновременно регенерируется щелочь.
Эта мера позволяег примерно втрое уменьшить объем свободного электролита. Пористый цинк используют в элементах с матричным электролитом, объем которого невелик [ 1 мл/(А ч)]. Поэтому токообразующий процесс в этом случае ничем не отличается от протекающего, например, в щелочном й4Ц элементе. Назначение положительного электрода — создать необходимые условия для протекания токогенернрующей реакции 14Оз+Н4О+За — 2ОН В~а =О,4ВВ 14.В) Для этого электрод должен иметь определенную поркстую структуру и обладать высокой электрической проводимостью и элвктрокаталитическимн свойствами, которые обеспечивают адсорбцию молекул кислорода на поверхности пор, смоченной электролитом, н после- дувшие атомизацию и разряд кислорода. Структура электрода характеризуется определенным соотношением 1Ю газовых и жидкостных пор, причем электрод не должен пропитываться раствором насквозь, иначе его электро- химическая эффективность упадет и появится возможность вытекания электролита.
С этой целью электрод делают двухслойным, гндрофильным со стороны сепаратора и гндрофобным с внешней стороны. Эффективными электрокаталнзаторамн кислородного электрода являются платнноиды и серебро, которые в ВЦ элементах применять, по-видимому, экономически нецелесообразно. Обычно используют углеродистые материалы, обладающие каталитическим действием, относительно слабым, но достаточным с учетом малых величин плотности тока, реализуемых в элементах. Возможно использование в качестве катализатора шпннелей состава СоО А!зОэ нли МпО.А!зО, (см. гл.
6). Стационарный потенциал кислородного электрода на О,! — 0,2 В ниже Е' из-за протекания побочной реакции О,+ Н,О+за - НО;+ОН- и,'им =О,ОВВ <чй) которая может рассматриваться как промежуточная при восстановлении кислорода по реакции (4.8). Накопление пероксид-иона в электролите согласно уравнению Нернста снижает катодный потенциал и поэтому весьма нежелательно. Поэтому катод должен быть катали- тически активным по отношению к реакции разложения пероксид-нона на кислород и ОН=ион. Хстройство и характеристики.
Существуют прямоугольные, цилиндрические н плоские ВЦ элементы. Прямауаольные элементы и батареи емкостью от 300 до 3300 А ч предназначены для средств сигнализации и связи, включая питание световых н звуковых навигационных приборов. В них используют монолитные цинковые аноды и достаточно массивные двух- или многослойные катоды коробчатой формы, Слой из углеродного материала (древесного угля, сажи и др.) контактирует со свободным электролитом и содержит в небольшом количестве катализатор и гидрофобизнрующие добавки. Внешний слой контактирует с воздухом, проницаем для кислорода н непроницаем для электролита; в его состав на основе углеродных материалов вводят эффективные гндрофобнзаторы, например фторопласт. Таким образом, степень гидрофобностн по толщине электрода повышается, оставаясь наименьшей со стороны электролита. Для придания механической прочности !21 элехтрод армируют металлической сеткой, которая выполняет также функцию токоотвода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
