ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Элементы с цинковыми анодами из "Новейшие достижения в области химических источников тока" Кислород воздуха, как активное вещество положительных электродов издавна используется в элементах смешанной марганцево-воздушной деполяризации. Неоднократно предпринимались попытки создать элемент чисто воздушной деполяризации с хлористо-аммонийными или другими нейтральными электролитами. Однако электрод ВД обладал в таких электролитах значительной зависимостью потенциала от плотности тока. Вследствие этого, а также из-за других недостатков хлористоаммонийных электролитов подобные элементы ВД могли использоваться только при сравнительно невысоких нагрузках. Большими перспективами, очевидно, обладают щелочно-цинковые элементы ВД, способные работать на более высоких токах с меньшим изменением рабочего напряжения. Такие элементы имеют к тому же значительно больший срок службы. [c.31] Электрод воздушной (кислородной) деполяризации обладает более положительным потенциалом, чем такие катодные материалы, как окись меди и окись ртути. Скорость восстановления кислорода в щелочном растворе довольно высока. Запас активного вещества — кислорода окружающего воздуха — для положительного электрода практически неограничен. Для изготовления электрода в то же время используются дешевые и недефицитные материалы. [c.31] К сожалению, до сих пор элементы ВД получили далеко не такое распросгранение, какого можно было бы ожидать, исходя из их электрических характеристик. [c.31] Это было в значительной мере связано с трудностью разработки высококачественного электрода ВД. Трудности эти были в известной степени обусловлены малой изученностью механизма его работы, который более подробно исследован только в послевоенные годы. [c.32] Механизм работы электрода ВД. Газообразный кислород не может сам по себе являться действующим электродом процесс его катодного восстановления может осуществляться только на поверхности адсорбента, имеющего электронную проводимость и соприкасающегося с электролитом. Веществом, обладающим высокой адсорбционной способностью, является, в частности, активированный уголь [Л. 21], который и применяется в электродах ВД. [c.32] Этот факт был подтвержден работами Р. X. Бурштейн и А. Н. Фрумкина Л. 23]. Наличие Н2О2 в электролите работающего элемента ВД было обнаружено П. И. До-линым и П. М. Спиридоновым [Л. 23]. Процесс образования перекиси водорода при кислородной деполяризации на пористых металлических электродах детально изучен Н. Н. Ворониным с коллективом сотрудников [Л. 24]. [c.32] Для практики фактически пригоден только такой электрод ВД, восстановление кислорода на котором не останавливается на стадии появления НА з продолжается дальше. [c.33] Последней реакции способствуют некоторые присадки в электроде, в частности палладий, соединения серебра, марганца [Л. 2]. Практически не образуют перекиси электроды с рядом марок активированного угля. [c.33] Характеристики электродов ВД. Одной из наиболее важных характеристик электрода ВД является высокая проницаемость его для газовой диффузии. Достаточно указать, что при разряде током 1 а электрод расходует за 1 ч 225 мл кислорода или около 4 мл1мин. Движущей силой диффузии будет градиент парциальных давлений кислорода, возникающий при разряде между границей электролит — электрод и окружающей элемент атмосферой. Диффузия ускоряется с повышением температуры и увеличением пористости электрода. Кроме этих факторов, важнейшее значение для диффузии играют геометрические размеры и конфигурация электрода. Чем больше поперечное сечение электрода, тем большее количество кислорода может продиффундировать через него в единицу времени. Меньшая длина (высота) электрода облегчает процесс диффузии. Электродам ВД в значительно большей степени, чем любым другим электродам, свойственна неравноценность их поверхности. Чем ближе к дыхательным отверстиям расположен участок электродной поверхности, тем более облегчен к ней доступ диффундирующего кислорода, что вызывает соответственное увеличение плотности тока на данном участке. [c.34] Применяющиеся в настоящее время в практике гидрофобные электроды ВД могут работать без заметного ухудшения своих характеристик в течение нескольких лет и отдавать емкость (при сменах электролита и цинковых электродов), в несколько раз превышающую номинальную емкость элементов. [c.35] Устройство элементов ВД. Все многообразие типов электродов ВД можно свести к трем основным группам, отличающимся по технологии изготовления 1) электроды холодной прессовки 2) электроды горячей прессовки 3) электроды, подвергающиеся обжигу (так называемые обжиговые ). [c.35] Электроды первого типа, примером которых является электрод, разработанный П. М. Спиридоновым, изготавливаются путем прессовки смеси активных углеродистых материалов (активированный уголь, графит) с жидким связующим веществом. Связующим, которое придает электроду одновременно и гидрофобные свойства, может являться, например, раствор каучука и парафина в бензине. Эта смесь запрессовывается под относительно невысоким давлением в каркас из железной сетки, который увеличивает механическую прочность электрода и улучшает его электропроводность. Для облегчения диффузии кислорода в электроде устраиваются дыхательные карманы , т. е. углубления в углеродистой массе до уровня электролита. Растворитель удаляется из спрессованного электрода путем длительной выдержки его при несколько повышенной температуре. [c.35] Технология изготовления обжиговых электродов принципиально подобна процессу изготовления обычных угольных электродов, применяемых в металлургии, с той разницей, что обжиговые электроды ВД должны иметь высокую пористость и активную поверхность. Углеродистые материалы (каменноугольная пыль, графит) смешиваются со связующим веществом — пеком в массу для увеличения пористости электродов могут добавляться выгорающие присадки. Приготовленная смесь подогревается и отпрессовывается. Спрессованные брикеты обжигаются при малом доступе воздуха в специальной печи. При этом происходит выгорание присадок, удаление летучих веществ и при температуре 600—800° С масса закоксовывается, приобретая достаточную механическую прочность и электропроводность. Активирование массы электрода можно провести впуском в печь небольших количеств воздуха или перегретого пара. Для увеличения гидрофобности готовый электрод может обрабатываться раствором парафина. [c.36] Цинковый электрод элементов ВД подобен по своему составу и устройству отрицательному электроду системы МОЭ. [c.36] В качестве электролита обычно используют раствор едкого кали с концентрациями в пределах 7—Юн. [c.36] Ограничителем емкости элементов ВД служит цинковый электрод. При очень глубоком разряде элемент прекращает работу вследствие практически полного растворения отрицательного электрода. [c.36] Конструктивной особенностью элементов ВД является обязательный вывод верхнего участка положительного электрода из электролита. Крышка элемента с укрепленным на ней положительным электродом снабжена отверстиями, через которые кислород воздуха диффундирует к электроду (рис. 2-8). [c.36] Вернуться к основной статье