Воздушно-цинковый элемент

Воздушно-цинковый элемент — гальванический элемент, в котором в качестве анода используется — газовый (воздушный электрод), электролит — водный раствор гидроксида калия (либо растворы хлорида цинка), катод — цинк. Отличается весьма высокой удельной энергоёмкостью (выше чем у литий-ионных аккумуляторов[1]). Широкому распространению препятствует короткий срок эксплуатации, связанный с высыханием электролита, однако ведутся работы по устранению этого недостатка.

Воздушно-цинковый элемент

Воздушно-цинковые элементы с цветовым кодированием
Удельная энергоёмкость 1350 Вт·ч/кг
Удельная энергоплотность более 450 Вт·ч/дм³
Удельная мощность 5000 Вт/кг
Саморазряд большой
Электродвижущая сила 1,65 В
Рабочая температура -20…+35 °С
 Медиафайлы на Викискладе

Параметры
  • Теоретическая энергоёмкость: 1350 Вт·ч/кг[2]
  • Удельная энергоёмкость: более 450 Вт·ч/кг[3][4]
  • Удельная энергоплотность(Вт·ч/дм³):
  • Максимальная мощность: 5000 Вт/кг[5]
  • ЭДС: 1.4-1.45 В[5]
  • Рабочая температура: — 20…+35 °C.
диаметр,
мм		 высота,
мм		 МЭК-код Renata Varta Rayovac Panasonic
11,6 5,4 PR44 ZA675 V675A DA675 PR675
7,9 5,4 PR48 ZA13 V13A DA13 PR13
7,9 3,6 PR41 ZA312 V312A DA312 PR312
5,9 3,6 PR70 ZA10 V10 DA230 PR230

Химические процессы

На катоде происходит реакция электровосстановления кислорода, продуктами которой являются отрицательно заряженные гидроксид-ионы:

O2 + 2H2O + 4e → 4OH-.

Гидроксид-ионы движутся в электролите к цинковому аноду, где происходит реакция окисления цинка с высвобождением электронов, которые через внешнюю цепь возвращаются на катод:

Zn + 4OH- → Zn(OH)22- + 2e.

Zn(OH)22- → ZnO + 2OH- + H2O.

Конструкция
Схема поперечного сечения воздушно-цинкового элемента: A — сепаратор, B — анод (цинковый порошок), C — защитный кожух анода, D — изолятор, E — защитный кожух катода, F — отверстие для воздуха, G — катодный катализатор и коллектор тока, H — слой распределения воздуха, I — полупроницаемая мембрана

Конструкция ячейки воздушно-цинкового элемента включает катод и анод, разделённые щелочным электролитом и механическими сепараторами. В качестве катода используется газодиффузный электрод (gas diffusion electrode, GDE), водопроницаемая мембрана которого позволяет получать кислород из циркулирующего через неё атмосферного воздуха. «Топливом» является цинковый анод, окисляющийся в процессе работы элемента, а окислителем — кислород, получаемый из поступающего через «дыхательные отверстия» атмосферного воздуха.

Хранение и эксплуатация

Одна из особенностей воздушно-цинкового элемента — относительно большой саморазряд. Однако воздушно-цинковый элемент не разряжается, пока катод не наполнится воздухом. Поэтому при хранении вентиляционное отверстие элементов закрывается герметизирующей наклейкой. На полную мощность элемент выходит приблизительно через минуту после удаления наклейки.

Области применения

Применяется для питания слуховых аппаратов.

Ссылки

Литература

Примечания
  1. Впервые созданы перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи Мембрана.ру
  2. Batteries for Oxygen Concentrators
  3. Ultimate specific energy for batteries (недоступная ссылка). Дата обращения: 29 октября 2010. Архивировано 11 августа 2010 года.
  4. Metal Air Batteries, Half a Fuel Cell? Архивная копия от 27 декабря 2010 на Wayback Machine
  5. Воздушно-цинковые элементы: от батарей к аккумуляторам журнал КомпьютерПресс
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.