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 аккумуляторовВпервые созданы перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи Мембрана.ру). Широкому распространению препятствует короткий срок эксплуатации, связанный с высыханием электролита, однако ведутся работы по устранению этого недостатка.
История изобретения
Параметры Теоретическая энергоёмкость: 1350 Вт·ч/кг Удельная энергоёмкость: более 450 Вт·ч/кгMetal Air Batteries, Half a Fuel Cell? Удельная энергоплотность(Вт·ч/дм³): Максимальная мощность: 5000 Вт/кгВоздушно-цинковые элементы: от батарей к аккумуляторам журнал КомпьютерПресс ЭДС: 1.4-1.45 В 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
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 Малогабаритные дисковые элементы применяется для питания слуховых аппаратов.
На внутренних водных путях СССР и постсоветских стран для питания светосигнальных фонарей навигационных знаков используются батареи воздушно-цинковых элементов семейства «Бакен-ВЦ» емкостью 350—600 А*ч. Для активации батареи нужно сорвать бумажные заглушки с трубок сообщения с атмосферой. Емкости батареи обычно хватает для питания фонаря мощностью около 1 Вт в течение всей навигации.
Ссылки Воздушно-цинковые элементы: от батарей к аккумуляторам Сергей Асмаков, журнал КомпьютерПресс 3’2005 Топливные элементы. Воздушно-цинковые элементы и генераторы Воздушно-цинковые элементы (Zinc-Air) — возможная альтернатива литию
Литература ГОСТ 15596-82 Источники тока химические. Термины и определения Воздушно-цинковые батарейки для слуховых аппаратов
Примечания
Категория:Гальванические элементы Категория:Цинк