Çinko-karbon pil

Çinko-karbon pilleri

Çinko-karbon pil uygun bir elektrolit aracılı çinko ve manganez dioksit arasındaki elektrokimyasal tepkimelerden bir çinko metal elektrodu ile bir karbon çubuk arasında 1,5 volt potansiyel sağlayan kuru bir pildir. Genellikle uygun bir şekilde negatif potansiyele sahip anot görevi gören bir çinko kutu içinde, buna karşın atıl karbon çubuğu pozitif katotta paketlenir. Genel amaçlı piller muhtemelen bazı çinko klorür çözeltisi ile karıştırılmış amonyum klorür sulu bir macunu elektrolit olarak kullanılabilir. Ağır iş tiplerinde öncelikle çinko klorürden oluşan bir macun kullanılır.

Çinko karbonlu piller ıslak Leclanché hücresinin teknolojisinden geliştirilen ilk ticari kuru pillerdir. Pil, herhangi bir yönde çalışabileceğinden, flaş ve diğer taşınabilir aygıtları mümkün kıldı. Bunlar, uzaktan kumandalar, el fenerleri, saatler veya transistörlü radyo gibi düşük drenli veya aralıklı kullanım cihazlarında hala yararlıdır. Çinko-karbonlu kuru hücreler tek kullanımlık primer hücrelerdir.

Tarihi

1876'ya gelindiğinde ıslak Leclanché hücresi, sıkıştırılmış bir manganez dioksit bloğu ile üretildi. 1886'da Carl Gassner, anot olarak bir çinko fincan kullanarak ve elektroliti Paris jel macunu (ve daha sonra buğday unu) ile jel haline getirmek ve hareketsiz hale getirerek "kuru" bir versiyona patent verdi.

1898 yılında Conrad Hubert, W. H. Lawrence tarafından üretilen tüketici pillerini ilk el feneri olan gücünü kullandı ve daha sonra ikisi Ever Ready pil şirketini kurdu. 1900 yılında Gassner, Paris'teki Dünya Fuarı'nda taşınabilir aydınlatma için kuru hücreler gösterdi. 20. yüzyılda çinko-karbon hücrelerinin istikrarı ve kapasitesinde sürekli geliştirmeler yapıldı; yüzyılın sonuna gelindiğinde kapasiteler 1910 eşdeğerinin dört kat arttı. Geliştirmeler arasında, daha saf manganez dioksit sınıflarının, daha iyi sızdırmazlığın ve daha saf çinkonun negatif elektrot için kullanılması bulunmaktadır. Çinko klorür hücreleri (genellikle "ağır hizmet tipi" piller olarak pazarlanmaktadır) amonyum klorür elektrolit ile karşılaştırıldığında daha uzun ömürlü ve daha sabit bir voltaj çıkışı sağlayan çinko klorürden oluşan bir macun kullanmaktadır. Üreticiler şimdi yerel eylem ve kendini boşaltmayı önlemek için daha saflaştırılmış çinko kullanmalıdır. 2011 itibarıyla çinko-karbon piller İngiltere'deki tüm taşınabilir pillerin% 20'sini, AB'de ise% 18'lik bir paya sahiptir. Japonya'da birincil pil satışlarının% 6'sını oluşturuyorlar.

Ayrıca, 2016 yılında araştırmacılar, Zn-Mn hücrelerinin bir kimyasal reaksiyona maruz kaldığını keşfettiler. Anot elektroliti kaplayan çinko hidroksil sülfat oluşturmak için sulu elektrolitten protonlarla tersine reaksiyona girdi. Elektriği kullanmadan önce elektrolit içindeki manganez konsantrasyonunun arttırılması bunu engelledi ve ilk depolama kapasitesinin yüzde 92'sini korurken 5.000 devirde gram manganez oksit için 285 mAh depolama kapasitesine ulaştı. Pil maliyetlerinin, otomobillerde kullanılan kurşun-asit hücreleriyle kıyaslanması bekleniyordu.

Çinko klorür hücresi

Çinko klorür hücresi, daha saf kimyasallar kullanarak orijinal çinko-karbon hücredeki gelişmedir ve kullanılana göre daha uzun ömürlü ve daha sağlam bir voltaj çıkışı verir. Bu hücreler genellikle ağır, ekstra ağır hizmet veya hatta süper ağır hizmetli piller olarak pazarlanmaktadır, genel amaçlı çinko karbon hücrelerinin iki kat ömrünü veya sürekli kullanımda veya yüksek drenajlı uygulamalarda dört katına kadarını sunar.

Alkalin piller, özellikle sürekli veya yüksek drenajlı uygulamalarda, çinko klorür pillerinin pil ömrünün sekiz katına kadar çıkmaktadır.

Üreticiler oda sıcaklığında çinko-karbon pillerin depolanmasını önerir; daha yüksek sıcaklıklarda depolanması, beklenen servis ömrünü azaltır. Piller hasar görmeden dondurulabilirken, imalatçılar, kullanımdan önce normal oda sıcaklığına getirilmesini ve pil ceketinin yoğuşmasından kaçınılmasını önerir. 20. yüzyılın sonuna gelindiğinde, çinko-karbon hücrelerin depolama ömrü, 1910'da beklenen ömrün dört katına çıkmıştı.

Çinko karbonlu hücrelerin amonyum klorür tarafından saldırıya uğraması nedeniyle çinko karbon hücrelerinin raf ömrü kısadır. Çinko kap, hücre kullanılırken daha incedir, çünkü çinko metali çinko iyonlarına yükseltgenir. Çinko kasa yeterince inceltildiğinde, çinko klorür pilden sızmaya başlar. Eski kuru hücrenin sızdırmazlığı yoktur ve macun çinko çantasındaki deliklerden sızdırdığı için çok yapışkan olur. Kuru hücredeki çinko kasa, pil kullanılmadığında bile daha da inceltilir, çünkü pil içindeki amonyum klorür çinko ile tepki verir. İç kısımda karbon kaplı ve çinko kanatlı "iç-dış" bir form, ancak daha sızdırmazlık 1960'lardan beri yapılmadı.

Binlerce ton çinko-karbon pil, dünyada her yıl atılır ve genellikle geri dönüştürülmez.

Tasfiyenin yargı göre değişir. Örneğin; Birleşik Devletler'de, Kaliforniya eyaleti, tüm pilleri atıldığında tehlikeli atık olarak değerlendirir ve pillerin diğer evsel atıklarla birlikte bertaraf edilmesini yasaklamıştır. Avrupa'da, pillerin atılması WEEE Direktifi ve Pil Yönergesi yönetmelikleri ile kontrol edilir ve çinko karbonlu piller evsel atıklarla birlikte atılmamalıdır. AB'de, pil satan mağazaların çoğunun kanunen eski pilleri geri dönüşüm için kabul etmeleri gerekiyor.