Химия - Марганцево-цинковый элемент - История изобретения

28 февраля 2011


Оглавление:
1. Марганцево-цинковый элемент
2. История изобретения
3. Устройство
4. Области применения

Первый марганцево-цинковый элемент изобретён Ж. Лекланше в 1865 г.

Характеристики

• Теоретическая энергоёмкость:
  • Удельная энергоёмкость: 67-99 Вт•час/кг
  • Удельная энергоплотность: 122—263 Вт•час/дм³.
• ЭДС: 1,51 В.
• Рабочая температура: −40 ÷ +55 °C.

Принцип действия

При потреблении тока электроны поступают через внешнюю электрическую цепь с цинкового электрода на угольный стержень. Происходят следующие реакции:

Анод: Zn → Zn + 2e

На угольном стержне электроны расходуются на восстановление H₃O-ионов:

Катод: 2H₃O + 2e → H₂ + 2H₂O

Ионы H₃O образуются в результате частичного протолиза NH₄-ионов электролита:

NH₄ + H₂O ↔ H₃O + NH₃

При восстановлении H₃O-ионов образуется водород, который не может удалиться и образует вокруг угольного стержня прослойку газа. Ток медленно затухает. Чтобы избежать образования водорода, угольный электрод окружают слоем диоксида марганца . В присутствии диоксида марганца H₃O-ионы восстанавливаются с образованием воды:

2MnO₂ + 2H₃O + 2e → 2MnO + 2H₂O

Таким способом избегают поляризации электрода, а диоксид марганца называют деполяризатором. Электролит NH₄Cl диссоциирует и частично протолизируется. В общем:

2NH₄Cl + 2H₂O ↔ 2NH₃ + 2H₃O + 2Cl

Образующиеся на катоде ионы Zn поступают в раствор и образуют труднорастворимую соль:

Zn + 2NH₃ + 2Cl →Cl₂

В общем:

Анод: Zn — 2e → Zn Катод: 2MnO₂ + 2H₃O + 2e → 2MnO + 2H₂O Раствор электролита: Zn + 2NH₄ + 2Cl + 2H₂O ↔Cl₂ + 2H₃O

Общая реакция: Zn + 2MnO₂ + 2NH₄Cl → 2MnO +Cl₂ Во время разрядки цинковый стакан растворяется. Во избежание вытекания электролита или продуктов реакции цинковый стакан имеет запас по толщине или окружён железной защитной оболочкой.

Просмотров: 3801

<<<