Zinko-uhlíkový článok

Zinok-uhlíkový článok je druh galvanického článku, býva tiež spoločne so zinkovo-chloridovým článkom označovaný ako "suchý článok". Označované bývajú ako "general purpose" (všeobecné použitie).

Nákres suchého článku

Bol vynájdený na základe Leclancheovho článku, s ktorým má rovnaké chemické zloženie.

Jeho meno je odvodené zo zinku tvoriaceho zápornú elektródu a uhlíkovej tyčinky, tvoriacej kladný kontakt článku.

ZloženieUpraviť

Katódu tvorí zinkový kalíšok, ktorý zároveň tvorí vonkajší obal článku.

Anódu tvorí práškový oxid manganičitý (MnO2, burel), ktorý je pre lepšiu vodivosť zmiešaný s práškovým uhlíkom. Do tejto zmesi je vložená uhlíková tyčinka umiestnená v osi článku.

Elektrolyt tvorí vodný roztok chloridu amónneho (NH4Cl, salmiak).

Elektrolyt sa v článku nenachádza voľne kvapalný, ale je nasiaknutý do kladnej elektródy (práškovej zmesi uhlíka a burelu) - odtiaľ pochádza staré označenie "suchý článok".

Medzi kladnou elektródou (práškom) a zinkovým obalom sa nachádza separátor zo savého papiera kvôli zabráneniu priamemu kontaktu medzi elektródami a pritom umožňuje priechod elektrolytu medzi elektródami.

KonštrukciaUpraviť

 
Rozobratý zinkovo-chloridový článok

Článok je najčastejšie konštruovaný tak, že zinkový kalíšok tvorí zároveň vonkajší obal článku. Toto riešenie síce znižuje cenu, ale v prípade, že tu nie je prítomný žiadny ďalší nepriepustný obal, môže dôjsť k vytečeniu článku. V súčasnosti býva prítomná plastiková fólia a / alebo kovový plášť.

Vytečenie článkuUpraviť

 
Vytečené a skorodované články

V priebehu vybíjania je spotrebovávaný zinok a vytvorí sa voda (pozri chemické rovnice nižšie). Pri "poddimenzovaní" hrúbky zinkového obalu výrobcom môže nastať situácia, kedy sa zinok prederaví a elektrolyt obsahujúci teraz veľa vody začne vytekať von a spôsobovať koróziu vnútri napájaného prístroja.

Elektrochemická reakciaUpraviť

Celková reakcia:

Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 → [Zn (NH3)2] Cl2 + 2MnO (OH)

Na zápornej elektróde:

Zn → Zn2+ + 2e-

Vzniknuté zinočnaté ióny následne reagujú s amónnymi iónmi NH4+ = [H (NH3)]+:

Zn2+ + 2 [H (NH3)]+ → [Zn (NH3)2]2+ + 2H+

Na kladnej elektróde:

2MnO2 + 2H+ + 2e- → 2MnO (OH)

Táto reakcia je trochu zjednodušená, pretože ión H+ sa v skutočnosti vo vodnom roztoku nevyskytuje voľne, ale je viazaný koordinačne-kovalentnou väzbou na vodu, čím vznikne hydroxonium H3O+.

VlastnostiUpraviť

Menovité napätie článku je 1,5 V. Býva vyrábaný najčastejšie vo veľkostiach AAA (mikrotužková batéria), AA (tužková batéria), C (malý monočlánok) a D (veľký monočlánok). Okrem toho sa vyrábajú aj batérie týchto článkov: 3 články - "plochá batéria" a 6 článkov - "deväťvoltová batéria".

V porovnaní s inými druhmi batérií (zinkovo-chloridové, alkalické) nemajú takú kapacitu a schopnosť dodávať väčší prúd. Naopak ich výhodou je nízka cena. Z týchto dôvodov sú vhodné predovšetkým pre menej náročné použitie napr. do hodín a budíkov, rádií alebo niektorých svietidiel.

Kapacita tužkovej batérie sa pohybuje okolo 600-800 mAh pri vybíjaní prúdom 100 mA do konečného napätia 0,9 V.

Zinok-chloridový článokUpraviť

Zinko-chloridový článok je vylepšená verzia zinkovo-uhlíkového článku.

Hlavným rozdielom medzi zinkovo-chloridovým a zinkovo-uhlíkovým článkom je náhrada elektrolytu z chloridu amónneho z väčšej časti za chlorid zinočnatý (ZnCl2).

Pri výrobe je tiež použité kvalitnejších chemikálií, čo sa pozitívne prejaví na vyššej životnosti.

Označované bývajú ako "heavy duty" (vysoký výkon). Stále však ani zďaleka nedosahujú vlastností alkalických batérií.

Elektrochemická reakciaUpraviť

Reakcia katódy je preto odlišná

MnO2(s) + H2O (l) + e- → MnO (OH) (s) + OH-(aq)

Celková reakcia:

Zn (s) + 2 MnO2(s) + ZnCl2(aq) + 2 H2O (l) → 2 MnO (OH) (s) + 2 Zn (OH) Cl (aq)

Vytečenie článkuUpraviť

Zámena elektrolytu sa prejaví na tvorbe vody v článku. Zatiaľ čo v prípade klasického zinkovo-uhlíkového voda vznikala a bolo riziko vytečeniu do prístroja, v tomto prípade sa voda pri vybíjaní spotrebúva, tým pádom je článok na konci svojej životnosti naozaj suchý.

V súčasnej dobe je už väčšina vyrábaných článkov zinkovo-chloridových. Nájdu sa však aj výrobcovia používajúci staré zloženie - je totiž o niečo lacnejšie.

Iné projektyUpraviť

Externé odkazyUpraviť

ZdrojUpraviť

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Zinko-uhlíkový článek na českej Wikipédii.