Duniyar baturi - part 3

Tarihin batura na zamani ya fara ne a karni na sha tara, kuma yawancin zane-zanen da ake amfani da su a yau sun samo asali ne daga wannan karni. Wannan yanayin yana ba da shaida, a gefe guda, ga ra'ayoyi masu ban sha'awa na masana kimiyya na wancan lokacin, kuma a daya, ga matsalolin da suka taso lokacin da suke tasowa sababbin samfurori.

Kadan abubuwa suna da kyau da ba za a iya inganta su ba. Wannan doka kuma ta shafi batura - samfuran ƙarni na XNUMX an gyaggyarawa sau da yawa har sai sun ɗauki nau'in su na yanzu. Wannan kuma ya shafi Leclanche Kwayoyin.

Haɗin haɓakawa

An canza zanen kimiyar Faransa Karl Gassner a cikin samfuri mai amfani na gaske: mai arha don samarwa kuma mai aminci don amfani. Duk da haka, har yanzu akwai matsaloli - rufin zinc na sinadari ya lalace bayan haɗuwa da acidic electrolyte da ke cika kwanon, kuma fiɗa daga cikin abubuwan da ke cikin tashin hankali na iya lalata na'urar da aka kunna. Maganin ya zama haduwa na ciki surface na zinc jiki (mercury shafi).

Zinc amalgam a zahiri baya amsawa da acid, amma yana riƙe da duk abubuwan electrochemical na ƙarfe mai tsafta. Koyaya, saboda ƙa'idodin muhalli, ana amfani da wannan hanyar tsawaita rayuwar tantanin ƙasa kaɗan (zaka iya samun ko akan sel marasa mercury) (1).

2. Tsarin kwayoyin halitta: 1) gidaje (cathode gubar), 2) cathode mai dauke da manganese dioxide, 3) mai rarraba wutar lantarki, 4) anode dauke da KOH da ƙurar zinc, 5) tashar anode, 6) cell sealing (electrode insulator) . .

Wata hanyar da za ta ƙara ƙarfin sel da tsawon rayuwa shine ƙarawa Zinc chloride ZnCl₂ don manna don cika kofuna. Kwayoyin wannan ƙira galibi ana kiransu Heavy Duty kuma (kamar yadda sunan ya nuna) an ƙirƙira su don ƙara ƙarfin na'urori masu amfani da wutar lantarki.

Nasarar da aka samu a fagen batir ɗin da ake zubarwa ya zo ne a cikin 1955. alkaline cell. Ƙirƙirar injiniyan Kanada Lewis Urry, wanda kamfanin Energizer na yanzu ke amfani da shi, yana da ɗan ƙaramin tsari daban-daban daga tsarin tantanin halitta Leclanche.

Da farko, ba za ku sami graphite cathode ko kofin zinc a wurin ba. Dukansu na'urorin lantarki an yi su a cikin nau'i na rigar, pastes da aka raba (thickeners da reagents: cathode ya ƙunshi cakuda manganese dioxide da graphite, anode an yi shi da ƙurar zinc tare da admixture na potassium hydroxide), kuma an yi tashoshi daga karfe (2). Koyaya, halayen da ke faruwa yayin aiki suna kama da waɗanda ke faruwa a cikin tantanin halitta Leclanche.

Aiki. Yi “autopsy chemical autopsy” akan tantanin alkaline don sanin cewa abin da ke ciki hakika alkaline ne (3). Ka tuna cewa irin wannan taka tsantsan ya shafi wargaza tantanin halitta Leclanche. Don tantance tantanin halitta, duba filin lambar baturi.

3. "Yanke" tantanin halitta na alkaline ya tabbatar da abun ciki na alkali.

Batura na gida

4. Batir Ni-MH da Ni-Cd na cikin gida.

Kwayoyin da za a iya caji bayan amfani da su sune burin masu zanen kaya tun farkon ilimin kimiyyar lantarki, don haka nau'ikan su da yawa.

A halin yanzu, ɗayan samfuran da ake amfani da su don sarrafa ƙananan kayan aikin gida shine nickel-cadmium baturi. Samfurin su ya bayyana a cikin 1899, lokacin da mai ƙirƙira ɗan Sweden ya yi. Ernst Jungner ya shigar da takardar izinin batir nickel-cadmium wanda zai iya yin gogayya da batura da aka riga aka yi amfani da su a masana'antar kera motoci. gubar acid baturi.

Anode na tantanin halitta shine cadmium, cathode shine fili mai nickel trivalent, electrolyte shine maganin potassium hydroxide (a cikin ƙirar "bushe" na zamani, manna mai rigar rigar da aka cika da KOH bayani). Batura Ni-Cd (wannan shine sunan su) suna da ƙarfin aiki na kusan 1,2 V - wannan bai wuce sel da za a iya zubarwa ba, wanda, duk da haka, ba matsala ga yawancin aikace-aikacen ba. Babban fa'idar ita ce ikon cinye mahimmancin halin yanzu (har da amperes da yawa) da yanayin yanayin aiki da yawa.

5. Kafin yin caji, bincika buƙatun don nau'ikan batura daban-daban.

Rashin lahani na batir nickel-cadmium shine "tasirin ƙwaƙwalwar ajiya" mai nauyi. Wannan yana faruwa a lokacin da ake yawan cajin batir Ni-Cd dalla-dalla: tsarin yana aiki kamar ƙarfinsa yana daidai da cajin da aka cika yayin caji. A wasu nau'ikan caja, za a iya rage "tasirin ƙwaƙwalwar ajiya" ta hanyar cajin sel a cikin yanayi na musamman.

Don haka, ya kamata a caja batirin nickel-cadmium da aka saki a cikin cikakken zagayowar: da farko fitarwa gaba ɗaya (ta amfani da aikin caja da ya dace) sannan a yi caji. Yin caji akai-akai kuma yana rage rayuwar ƙira na zagayowar 1000-1500 (haka ne yawancin ƙwayoyin da za a iya zubar da su za a maye gurbinsu da baturi ɗaya tsawon rayuwar sa, don haka mafi girman farashin siyan zai biya kansa sau da yawa, ba tare da ambaton sanya damuwa mai yawa akan baturi). yanayi tare da samar da kwayar halitta da zubar).

An maye gurbin ƙwayoyin Ni-Cd masu ɗauke da cadmium mai guba nickel karfe hydride baturi (sunan Ni-MH). Tsarin su yayi kama da batirin Ni-Cd, amma maimakon cadmium, ana amfani da alluran ƙarfe mara ƙarfi (Ti, V, Cr, Fe, Ni, Zr, ƙarancin ƙasa) tare da ikon ɗaukar hydrogen (4). Wutar lantarkin da ke aiki na tantanin Ni-MH shima kusan 1,2 V ne, wanda ke ba su damar yin amfani da su tare da batir NiCd. Ƙarfin ƙwayoyin hydride na nickel-metal ya fi girma fiye da na nickel-cadmium sel masu girman iri ɗaya. Koyaya, tsarin NiMH yana fitar da kai cikin sauri. Akwai riga na zamani kayayyaki da ba su da wannan drawback, amma sun fi tsada fiye da misali model.

Batirin hydride na nickel-metal ba sa nuna "tasirin ƙwaƙwalwar ajiya" (ana iya sake cajin sassan da aka saki). Koyaya, yakamata ku bincika buƙatun caji na kowane nau'in a cikin umarnin caja (5).

Game da baturan Ni-Cd da Ni-MH, ba mu ba da shawarar sake haɗa su ba. Na farko, ba za mu sami wani abu mai amfani a cikinsu ba. Na biyu, nickel da cadmium ba abubuwa ne masu aminci ba. Kada ku ɗauki haɗarin da ba dole ba kuma ku bar zubarwa ga ƙwararrun ƙwararrun ƙwararru.

Sarkin batura, wato...

6. "Sarkin Baturi" a wurin aiki.

... Batirin gubar-acid, wanda wani masanin kimiyyar lissafi dan kasar Faransa ya gina a shekarar 1859 Gastona Plantego (e, na'urar zata kasance shekaru 161 a wannan shekara!). Batirin electrolyte yana da kusan 37% sulfuric acid (VI) bayani, kuma electrodes sune gubar (anode) da gubar da aka lullube da Layer na gubar dioxide PbO.₂ (katode). A lokacin aiki, ana samun hazo na gubar (II) (II) PbSO sulfate akan na'urorin lantarki.₄. Lokacin caji, tantanin halitta ɗaya yana da ƙarfin lantarki fiye da 2 volts.

Baturin gubar hakika yana da duk rashin amfani: nauyi mai mahimmanci, hankali ga fitarwa da ƙananan yanayin zafi, buƙatar adanawa a cikin cajin da aka caje, haɗarin fashewar electrolyte mai tsanani da kuma amfani da ƙarfe mai guba. Bugu da ƙari, yana buƙatar kulawa da hankali: duba yawan electrolyte, ƙara ruwa zuwa ɗakunan (amfani kawai da ruwa mai tsabta ko deionized), ikon sarrafa wutar lantarki (digo da ke ƙasa da 1,8 V a cikin ɗaki ɗaya na iya lalata lantarki) da yanayin caji na musamman.

To me yasa har yanzu ana amfani da tsohon tsarin? "Sarkin Baturi" yana da abin da ke da sifa na ainihin mai mulki - iko. Babban amfani na yanzu da ingantaccen ƙarfin kuzari na har zuwa 75% (wannan adadin kuzarin da ake amfani da shi don caji ana iya dawo da shi yayin aiki), da kuma sauƙin ƙira da ƙarancin samarwa yana nufin cewa baturi jagora ana amfani da shi ba kawai don fara injunan konewa na ciki ba, har ma a matsayin wani yanki na samar da wutar lantarki na gaggawa. Duk da tarihinsa na shekaru 160, baturin gubar har yanzu yana aiki da kyau kuma ba a maye gurbinsa da wasu nau'ikan waɗannan na'urori ba (kuma tare da shi, gubar kanta, wanda, godiya ga baturi, yana daya daga cikin karafa da aka samar a cikin mafi girma). yawa). Muddin injin konewa ya ci gaba da haɓaka, matsayinsa ba zai yi barazana ba (6).

Masu ƙirƙira ba su daina ƙoƙarin ƙirƙirar maye gurbin baturin gubar-acid ba. Wasu samfuran sun zama sananne kuma har yanzu ana amfani da su a cikin masana'antar kera motoci. A ƙarshen karni na sha tara da ashirin, an ƙirƙiri zane-zane waɗanda ba a yi amfani da maganin H ba.₂SO₄amma alkaline electrolytes. Misali shine baturin Ernst Jungner nickel-cadmium wanda aka nuna a sama. A cikin 1901 Thomas Alva Edison canza zane don amfani da ƙarfe maimakon cadmium. Idan aka kwatanta da batirin acid, ƙirar alkaline sun fi sauƙi, suna iya aiki a ƙananan yanayin zafi kuma ba su da wahala a iya ɗauka. Duk da haka, samar da su ya fi tsada kuma ingancin makamashi ya ragu.

To, menene na gaba?

Tabbas, labarin kan baturi ba sa ƙare tambayoyin. Ba sa tattaunawa, alal misali, batutuwan ƙwayoyin lithium, waɗanda kuma galibi ana amfani da su don kunna kayan aikin gida kamar kalkuleta ko uwayen kwamfuta. Kuna iya samun ƙarin bayani game da su a cikin kasidar Janairu game da lambar yabo ta Nobel ta shekarar da ta gabata a fannin ilmin sinadarai, da kuma ɓangaren aiki - a cikin wata guda (ciki har da rushewa da gogewa).

Akwai kyakkyawan fata ga sel, musamman batura. Duniya tana ƙara zama ta hannu, kuma wannan yana nufin buƙatar zama mai zaman kanta daga igiyoyin wutar lantarki. Tabbatar da ingantaccen wutar lantarki ga motocin lantarki shima babban kalubale ne. - ta yadda za su iya yin gogayya da motoci masu kone-kone na ciki ta fuskar inganci.

accumulator baturi

Don sauƙaƙe gano nau'in tantanin halitta, an gabatar da lambar haruffa ta musamman. Ga nau'ikan da aka fi samu a cikin gidajenmu don ƙananan kayan aiki, tana da lambar lamba-wasiƙa-lambar.

Kuma a:

– lamba ta farko – adadin sel; watsi da kwayoyin halitta guda daya;

– harafin farko yana nuna nau’in tantanin halitta. Lokacin da ba ya nan, kuna ma'amala da hanyar haɗin Leclanche. Sauran nau'ikan tantanin halitta ana yiwa alama kamar haka:

C - lithium cell (nau'in da ya fi kowa);

H - Ni-MH baturi,

K - baturin nickel-cadmium,

L - alkaline cell;

- wasiƙar da ke gaba tana nuna siffar mahaɗin:

F - faranti,

R - cylindrical,

P - gabaɗaya nadi na hanyoyin haɗin gwiwa suna da siffa ban da cylindrical;

- lamba ta ƙarshe ko lambobi suna nuna girman hanyar haɗin yanar gizo (ƙididdigar kasida ko nuna girman kai tsaye) (7).

7. Girman shahararrun sel da batura.

Alamar misalai:

R03
– kwayar zinc-graphite mai girman dan yatsa. Wani nadi shine AAA ko.

LR6 – kwayar alkaline mai girman yatsa. Wani nadi shine AA ko.

HR14 – Ni-MH baturi; Hakanan ana amfani da harafin C don nuna girman.

KR20 – Batir Ni-Cd, wanda girmansa kuma aka yi masa alama da harafin D.

Farashin 3LR12 - baturi mai lebur tare da ƙarfin lantarki na 4,5 V, wanda ya ƙunshi ƙwayoyin alkaline cylindrical uku.

6F22 - Batirin 9-volt wanda ya ƙunshi ƙwayoyin Leclanche lebur shida.

CR2032 – cell lithium tare da diamita na 20 mm da kauri na 3,2 mm.

Duba kuma: