Главная | Обратная связь

Ртутно-цинковые элементы.

Активная масса положительного электрода ртутно-цинкового элемента состоит из оксида ртути и графита (5 – 10 %) для увеличения токопроводности. Отрицательный электрод изготавливается из цинка и ртути (амальгированный цинковый порошок, содержащий 5-10% металлической ртути).

В качестве электролита в ртутно-цинковых элементах применяется щелочной калиевый электролит (КОН), насыщенный окисью цинка для повышения работоспособности. Электролит в основном заключен в порах электродов и сепараторной бумаги.

Конструкция ртутно-цинкового элемента изображена на рис.4.

 

Рис. 4. Конструкция ртутно-цинкового элемента.

1 – крышка; 2 – отрицательный электрод; 3 – резиновое кольцо; 4 – сепаратор из фильтровальной бумаги; 5-корпус, 6 – диафрагма из фильтровальной бумаги; 6 – корпус; 7 – положительный электрод.

 

В ртутно-цинковых элементах ЭДС весьма стабильна и составляет 1.34 – 1.37 вольт (в течение года меняется всего на 0.2%). Напряжение этих элементов при малых токах разряда изменяется в процессе разряда очень незначительно (на несколько процентов).

Ртутно-цинковые элементы обладают высокой удельной емкостью по объему.

Условные обозначения ртутно-цинковых элементов состоят из букв и цифр (например, РЦ 31). Буквы РЦуказывают на электрохимическую систему (ртутно-цинковый элемент). Первая цифра – шифр размера разработки (в нашем примере цифра 3 после буквРЦуказывает, что диаметр элемента составляет 11.5 мм). Вторая цифра – шифр высоты (в нашем примере цифра 1 указывает на высоту элемента 3.6 мм). Дополнительные буквы после цифр обозначают условия эксплуатации.

Например: элементы с буквой У рассчитаны на работу при температуре от –30⁰ С до +50⁰ С, с индексом Т – от 0⁰ до +70⁰ С, с индексом Х при температуре ниже –30⁰ С, элементы с индексом С – рассчитаны на длительное хранение, с индексом Ф – на разряд при повышенных токах.

Цифра перед РЦобозначает число последовательно соединенных элементов. Например, батарея из шести последовательно соединенных элементов РЦ – 31 обозначается 6 РЦ – 31. Если основное обозначение заключено в скобки, то цифра после них указывает на число параллельно соединенных элементов. Например, маркировка (РЦ – 31)4 обозначает, что 4 элементаРЦ – 31 соединены параллельно.

 

Достоинства ртутно-цинковых элементов:

- значительная удельная емкость по массе и объему;

- достаточно высокая сохранность (однако хранить их можно при температуре не выше +30⁰ С);

- высокая стабильность ЭДС в течение всего срока хранения элементов;

- значительно меньшее внутреннее сопротивление, чем у марганцево-цинковых элементов;

- просты в эксплуатации.

Недостатки:

- плохая работоспособность при низких температурах – это основной недостаток элементов ртутно-цинковых элементов;

- высокая стоимость (значительно дороже, чем марганцево-цинковые элементы).

 

Ртутно-цинковые элементы применяются в малогабаритных переносных радиостанциях, однако в настоящее время используются достаточно ограниченно.

 

Гальванические батареи.

Для питания потребителей, требующих относительно больших значений напряжений и токов, гальванические элементы соединяют в батареи.

а) Последовательное соединение элементов.

Последовательное соединение элементов применяется в том случае, когда номинальное напряжение потребителя больше, чем может обеспечить одиночный элемент. Но необходимо учитывать, что номинальный ток потребителя должен быть меньше, чем может обеспечить одиночный элемент. Гальванические элементы, включаемые последовательно, должны обладать одинаковыми емкостями и соединяться друг с другом разноименными полюсами. Последовательное соединение элементов на схемах изображается так, как показано на рис. 5

Рис. .5Последовательное соединение элементов.

 

 

При последовательном соединение элементов ЭДС батареиЕ_Б, напряжение батареи U_Б и внутреннее сопротивление r_0Б равны соответственно сумме ЭДС, напряжений и внутренних сопротивлений элементов, входящих в состав батареи:

Е_Б=Е₁+Е₂+…+Еn; U_Б=U₁+U₂+…+Un; R_0Б=r_оБ1+r_оБ2+…+r_оn ; Q_Б=Q₁+Q₂+…+Qn;Ток в цепи в соответствии с законом Ома будет равен: Где: Е_Б – ЭДС батареи, r – сопротивление внешней цепи, r_оБ– внутреннее сопротивление батарей, Q_Б- емкость батареи.

 

б) параллельное соединение элементов.

Параллельное соединение применяется в тех случаях, когда для питания потребителя необходим ток, превышающий ток одного элемента и когда необходимо длительно питать потребителя.

При параллельном соединении положительные полюсы элементов соединяются в одну точку, а отрицательные в другую и к этим точкам подключается внешняя цепь. Схематично такое соединение показано на рис. 6

Рис. 6Параллельное соединение элементов

 

В батарею можно соединять параллельно только однотипные элементы, имеющие одинаковое внутреннее сопротивление, при этом: Е_Б=Е₁=Е₂=…Еm; U_Б=U₁=U₂=…Um; R_0Б … ;

Q_Б=Q₁+Q₂+…Qm;

 

Где m– число параллельно соединенных элементов в батареи.

Величина тока, отдаваемого потребителю при таком соединении, будет определяться по формуле:

 

в) Смешанное соединение элементов.

Смешанное соединение элементов в батарею применяется в тех случаях, когда для питания потребителю во внешней цепи необходимо получить большой ток при большой емкости и большое напряжение. При таком соединении равные группы по n последовательно включенных элементов, соединяются в mпараллельных ветвей, к концам которых подключается потребитель.

Пример изображения на схемах смешанного соединения для случая n=3 и m=2 показан на рис. 7.

 

Рис. 7. Смешанное соединение элементов.

При смешанном соединении элементов ЭДС и напряжение батареи будет определяться ЭДС и напряжением одной параллельной ветви:

Е_Б=Е₁=Е₂=…Еn;

U_Б=U₁+U₂+…Un;

Внутреннее сопротивление будет определяться как rо_Б=(ro₁+ro₂+…+ron)/m;

Емкость батареи при смешанном соединении элементов равна сумме емкостей параллельных ветвей:

Q_Б=SQi, (I=1, I=m)

где Qi – емкость i-ой параллельной ветви.

Ток, отдаваемый потребителю, определяется по закону Ома:

Гальванические батареи, как и элементы, имеют соответствующую маркировку.

Например: ГБ-10-У-1.3: Г – галетная, Б – батарея,10– начальное напряжение в вольтах, У – универсальная (для работы в диапазоне температур от –20⁰ С до +60⁰ С), 1.3 – электрическая емкость в ампер – часах.

Вывод по занятию:

Анализируя основные параметры различных типов первичных химических источников тока (гальванических элементов) можно отметить, что наиболее приемлемыми источниками электропитания малогабаритных радиоустройств, полевых телефонных аппаратов и коммутаторов, электроизмерительных приборов и т.п. являются марганцево – цинковые элементы.