7/26/2019 Una Batera de Zinc

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Una batera de zinc-carbono es una batera empaquetado en una aleacin de zinc puede que

sirve como un contenedor y el terminal negativo. Fue desarrollado a partir de la clula

Leclanch mojado. El terminal positivo es una varilla de carbono rodeada por una mezcla de

dixido de manganeso y polvo de carbono. El electrolito utilizado es una pasta de cloruro dezinc y cloruro de amonio disuelto en agua. Clulas de cloruro de zinc son una versin

mejorada de la variedad de cloruro de amonio originales. Bateras de zinc-carbono son las

bateras primarias menos costosas y por lo tanto una opcin popular por los fabricantes

cuando los dispositivos se venden con bateras incluidas. Ellos son comnmente etiquetados

como bateras de uso general, mientras que las clulas de cloruro de zinc a menudo

etiquetados como "Heavy Duty". Ellos fueron la primera batera seco comercial e hicieron

linternas y otros dispositivos porttiles posibles, ya que la batera puede funcionar en cualquier

posicin. Pueden ser utilizados en dispositivos de bajo consumo o intermitentes tales como

mandos a distancia, linternas, relojes, o radios de transistores. Se sustituyen, en muchos usos,

por pilas alcalinas y bateras recargables de NiMH.

Bateras de zinc-carbono representan slo el 6% de todas las ventas de bateras primarias de

Japn y slo el 7% de todos los tipos de bateras que se venden en Suiza. En el Reino Unido

el 20% de todas las bateras porttiles vendidos son de zinc-carbono y en la UE 18%.

Historia

Por 1876, la clula Leclanch hmeda se hizo con un bloque comprimido de dixido de

manganeso. En 1886 el Dr. Carl Gassner patent una versin "seco" mediante el uso de una

taza de cinc como nodo y hacer que el electrolito con una pasta de yeso de Pars a gel de e

inmovilizar el electrolito. En 1898 Conrad Hubert utiliza bateras de consumo fabricados por

WH Lawrence al poder lo que fue la primera linterna, y, posteriormente, los dos formaron la

empresa de bateras Ever Ready. En 1900 Gassner demostr pilas secas para la iluminacin

porttil en la Feria Mundial de Pars. Mejoras continuas se hicieron a la estabilidad y la

capacidad de las clulas de zinc-carbn en todo el siglo 20, a finales de siglo, la capacidad de

una clula de zinc-carbono se haba cuadruplicado en el 1910 equivalente. Las mejoras

incluyen el uso de los grados ms puros de dixido de manganeso, un mejor sellado, y el zinc

puro para el electrodo negativo.

Las reacciones qumicas

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En una pila seca de zinc-carbono, el contenedor exterior de zinc es el terminal negativo. El

cinc se oxida de acuerdo con la siguiente ecuacin-medio.

Zn? Zn2 2 e-

Una barra de grafito rodeado de un polvo que contiene xido de manganeso es el terminal

positivo. El dixido de manganeso se mezcla con polvo de carbono para aumentar la

conductividad elctrica. La reaccin es la siguiente:

2MnO2 2 e- 2NH4Cl? Mn2O3 2NH3 H2O 2 Cl-

y el Cl-se combina con el Zn2 .

En este medio de reaccin, el manganeso se reduce a partir de un estado de oxidacin de al.

Hay otras posibles reacciones secundarias, pero la reaccin global en una clula de zinc-

carbono se pueden representar como:

Zn 2MnO2 2NH4Cl? Mn2O3 Zn2Cl2 H2O

La batera tiene una e.m.f. de alrededor de 1,5 V. La naturaleza aproximada de la fem est

relacionado con la complejidad de la reaccin en el ctodo. La reaccin en el nodo es

comparativamente simple con un potencial conocido. Reacciones laterales y el agotamiento de

los productos qumicos activos aumenta la resistencia interna de la batera, y esto hace que la

fem a caer.

Aunque el carbono es un elemento importante de la construccin de la batera, que no toma

parte en la reaccin electroqumica, en lugar slo sirve para recoger corriente y reducir la

resistencia de la mezcla de dixido de manganeso. La clula podra ms bien llamarse una

clula "zinc-manganeso".

Una clula seca de zinc-carbono se considera como una clula primaria debido a que la clula

no est diseada para ser recargada.

Construccin

El recipiente de la pila seca de zinc-carbono es un bote de zinc. La lata contiene una capa de

NH4Cl o ZnCl2 pasta acuosa impregnacin de una capa de papel que separa cilindro de zinc

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a partir de una mezcla de polvo de carbono y xido de manganeso que se embala alrededor

de una varilla de carbono. El carbono es el nico material conductor de prctica porque todos

los metales comunes se corroe rpidamente lejos en el electrodo positivo en un electrlito

basado en sal.

Los primeros tipos de clulas, y de bajo coste, utilizar un separador que consta de una capa

de almidn o la harina. Una capa de papel recubierto de almidn se utiliza en las clulas

modernas, que es ms delgado y permite ms dixido de manganeso para ser utilizado.

Originalmente clulas fueron sellados con una capa de asfalto para evitar el secado del

electrolito; ms recientemente se utiliza un sellador termoplstico lavadora. La varilla de

carbono es ligeramente poroso, que permite que el gas acumulado para escapar al tiempo que

conserva el agua para el electrolito. La proporcin de dixido de manganeso y polvo de

carbono en la pasta de ctodo afecta a las caractersticas de la clula; ms polvo de carbono

reduce la resistencia interna, pero el dixido de manganeso ms mejora la capacidad.

Clulas planas tambin se hacen para el montaje en bateras con tensiones ms altas, de

hasta aproximadamente 450 voltios. Un nmero de clulas planas que se apilan, y todo el

conjunto est recubierto de cera para evitar la evaporacin de agua desde el electrolito.

Fuga

En general, los materiales de la clula son de bajo costo y barato para reproducir incluso

aunque la celda no es recargable. Estas clulas tienen una baja densidad de energa, la

tensin cae durante el uso debido a una cada en la concentracin de electrolito alrededor del

ctodo y el tiempo requerido para la Mn2O3 a difundir lejos del ctodo.

Estas clulas tienen una vida til corta como el cinc es atacado por cloruro de amonio. El

contenedor de zinc se vuelve ms delgada a medida que se utiliza la clula, ya que el metal de

cinc se oxida a iones de zinc. Cuando se afina casos zinc suficiente, cloruro de zinc comienza

a filtrarse de la batera. La clula seca de edad no es a prueba de fugas y se vuelve muy

pegajosa como las fugas de pasta a travs de los agujeros en el caso de zinc. La carcasa dezinc en la pila seca se hace ms delgado, incluso cuando no se est utilizando la clula,

debido a que el cloruro de amonio en el interior de la batera reacciona con el zinc. Una forma

de "adentro hacia afuera", con una taza de carbono y paletas de zinc en el interior, mientras

ms resistente a fugas, no se ha realizado desde la dcada de 1960.

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Esta imagen muestra el contenedor de zinc de pilas nuevas en y bateras descargadas en y.

La batera se muestra en tena una pelcula de polietileno de proteccin para mantener el

xido de zinc en el interior de la carcasa.

Impacto ambiental

Miles de toneladas de pilas de zinc-carbono son desechados cada ao en todo el mundo, ya

menudo no se reciclan.

La superficie interior del zinc puede se trat originalmente con mercurio para formar un

electrodo amalgamado. Esta disminucin de la "accin local", donde las impurezas del zinc

establecer pequeas reas de accin galvnica que hara que el zinc reacciona con el

electrolito ms rpido de lo que debera. Mercurio en clulas descartadas poda escapar en el

medio ambiente. La legislacin de varios pases se limita el uso de mercurio en las pilas. Los

fabricantes ahora tienen que usar ms alta pureza de zinc para evitar la accin local y la auto-

descarga.

Muy bien fabricado, y se dispone, una sola clula seca de zinc-carbono tiene bajo impacto

ambiental en la baja, en comparacin con otros tipos de pilas. El manganeso se oxida

fcilmente y as se convierte en inmovilizado; pequeas cantidades de sales de zinc, carbono

y amonio tambin son inofensivos. En los Estados Unidos, la ley federal no requiere pilas de

zinc-carbono para ser tratados como residuos peligrosos.

La clula de cloruro de zinc

La clula de cloruro de cinc es una mejora sobre la clula de zinc-carbono original, usando

productos qumicos puros y dando una vida ms larga y la salida de tensin ms constante, ya

que se utiliza. Estas clulas a menudo se comercializan como clulas de alta resistencia, para

diferenciarlas de las clulas de zinc-carbn de uso general. Esta ha sido una fuente de

confusin de los consumidores despus de la introduccin de las pilas alcalinas que duran

ms tiempo que la celda de trabajo pesado de zinc-cloro. En lugar de una mezcla de electrolitoque contiene mucho de NH4Cl, que es en gran parte slo ZnCl2 pasta. La reaccin en el

ctodo por lo tanto es un poco diferente:

MnO2 H2O e-? MnO OH-

como es la reaccin global:

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Zn 2 MnO2 ZnCl2 2 H2O? MnO 2 2 de ZnCl

Electrodos

nodo y el ctodo de un dispositivo electroqumico se definen por la direccin del flujo decorriente, no la polaridad de la tensin. En las clulas electrolticas, el nodo se conoce como

el terminal positivo ya que todos los aniones migrarn al nodo para ser descargada

selectivamente mientras que el ctodo es el terminal negativo debido a que los cationes se

mueven hacia el ctodo para ser descargada selectivamente. Mientras tanto, para las clulas

fotovoltaicas, el nodo es el terminal negativo, mientras que el ctodo es el terminal positivo.

Esto es debido a la convencin que establece que todos los nodos son terminales que se

someten a la oxidacin o la liberacin de electrones, y todos los ctodos son terminales que se

someten a reduccin. actual sale en un ctodo y entra en un dispositivo en el nodo,

independiente de la polaridad de la tensin del dispositivo.

Almacenamiento

Los fabricantes recomiendan el almacenamiento de las bateras de zinc-carbn a temperatura

ambiente, el almacenamiento a temperaturas ms altas reducen la vida til esperada. Mientras

que las bateras pueden ser congeladas y sin daos, los fabricantes recomiendan que ser

devueltos a la temperatura ambiente normal antes de su uso, y que la condensacin en la

cubierta de batera deben ser evitados. A finales del siglo 20, el tiempo de almacenamiento delas clulas de zinc-carbn ha mejorado cuatro veces ms de vida til en 1910.