Конструкция герметичного цилиндрического угольно-цинкового элемента

Принцип действия гальванических элементов известен еще из школы — это два электрода с разной высотой потенциального барьера, помещенные в электролит (жидкий или пастообразный). Возникшая разность потенциалов между электродами создает ток в нагрузке. Но возникающая при этом необратимая химическая реакция ведет к постепенному уменьшению напряжения элемента и разрушению электродов и электролита.

В часто используемых цилиндрических элементах один электрод — цинковый цилиндр, другой обычно графитовый стержень, а между ними размещен пастообразный электролит. Он практически не растекается, поэтому такие элементы называются сухими. Конструкция цилиндрического угольно-цинкового элемента представлена на рисунке.

Перечисленные выше гальванические элементы отличаются типом электролита. Хлорно-цинковые имеют электролит на основе хлорида цинка, электродвижущую силу (ЭДС) 1,6 В и хорошо работают при больших токах разряда, и их часто выделяют надписью «heavy-duty» (элементы большой мощности). Марганцево-цинковые элементы имеют электролит в виде смеси нашатыря и хлорида цинка, разбавленной водой. Их лучше применять при малых токах разряда, ЭДС этих элементов составляет 1,55 В.

Выпускаются также элементы в форме таблеток. Однако угольно-цинковые элементы этого типа в КПК ныне не применяются — зато используются литиевые элементы подобной конструкции, но существенно меньшей толщины. Сайт Новости Hi-Tech сообщает о разработке и успешном применении новых  угольно-цинковых элементов с толщиной в несколько миллиметров.

Гальванические элементы и батареи из них характеризуются электрической емкостью — произведением интегрального значения отдаваемого тока на время разряда. Эта емкость зависит от размеров элементов, и она тем больше, чем больше эти размеры. Щелочные элементы (именуемые также алкалаиновые — от слова Alkaline — щелочной) имеют значительно большую емкость, и потому они более предпочтительны.

Характерной особенностью угольно-цинковых, да и других элементов является резкая потеря емкости при понижении температуры. Для применения таких элементов весьма предпочтительным является режим импульсного разряда, когда разряд чередуется с длительными паузами. Именно такой режим разряда характерен для применения КПК. Удельная мощность этих элементов составляет всего 5—10 Вт/кг.

Сложнее устроены современные щелочные элементы с обозначением Alkaline. Внешний корпус — это просто защитная оболочка. Анодом здесь является желеобразная смесь цинкового порошка вперемешку с электролитом (который в свою очередь является водным раствором гидроксида калия). Катод, смесь угля и диоксида марганца, окружает анод и электролит. Он отделяется слоем нетканого материала, таким как полиэстер. В зависимости от области применения щелочные батарейки могут прослужить в 4—5 раз дольше, чем обычные угольно-цинковые. Особенно заметна эта разница при таком режиме использования, когда короткие периоды высокой нагрузки перемежаются длительными периодами бездействия. Удельная энергия таких элементов достигает 65—90 Вт х ч/кг.

Самые распространенные цилиндрические или пальчиковые гальванические элементы (размером с мизинец мужской руки) обычно имеют обозначение АА, а меньшие по размеру — AAA. Обычно такие элементы продаются в фирменной упаковке. Срок годности их доходит до нескольких лет.




Дополнительные материалы:

  • Cчитывание информации с карты памяти В карманных компьютерах используются карты флэш-памяти разных форматов. Это самые распространенные карточки стандарта Compact Flash или более миниатюрные, но и более дорогие карты […]
  • КПК фирмы Sony Осенью 2000 г. появляется первый КПК фирмы Sony. Хотя PEGS300 из линейки Clie обладал монохромным дисплеем со стандартным разрешением 160x160 точек, но был заявлен как мультимедийная […]
  • Palm Pilot 1000/5000 Весной 1996 г. компания U.S. Robotics представляет карманные компьютеры Pilot 1000 и 5000, созданные коллективом из бывшей (и, заглядывая чуть вперед, будущей) фирмы Palm. […]
  • Фитнес-трекеры не способствуют улучшению здоровья Нет никаких доказательств того, что фитнес-трекеры способствует потере веса, улучшению кровяного давление или увеличивают кардио-респираторную активность. Более того, исследование […]
Share This

Поделитесь!

Если статья показалась Вам полезной.