Магний-перхлоратный элемент

Шаблон:TOCright Магний-перхлоратный элемент — первичный химический источник тока, в котором анодом служит магний, катодом — диоксид марганца в смеси с графитом (до 12 %), а электролитом — водный раствор перхлората магнияШаблон:Sfn. Аналогичный элемент с раствором бромида магния в качестве электролита называется марганцево-магниевым. В основе работы элемента лежит следующая реакция: Шаблон:^

$𝖬𝗀\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖬𝗇{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖬𝗀\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖬{𝗇}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{.}$Шаблон:-

Основные свойства

Эти элементы имеют преимущество перед марганцево-цинковыми за счёт более высокого рабочего напряжения (около Шаблон:Nobr, по сравнению с Шаблон:Nobr в марганцево-цинковом элементе), вдвое большей удельной ёмкости при средних скоростях разряда (в течение Шаблон:Nobr) и превосходной сохраняемости (после Шаблон:Nobr хранения при температуре 71°С они теряют только 25 % заряда, в то время как марганец-цинковые элементы в этих условиях полностью теряют заряд через две недели). За счёт этих преимуществ они находят применение в военной аппаратуре, в особенности, работающей в тропических условиях.Шаблон:Sfn Повышенная сохранность магниевых элементов обеспечивается образованием окисной плёнки на магниевом электроде, однако с ней связано и отрицательное свойство — «задержка напряжения», вызванная тем, что при подключении нагрузки эта плёнка разрушается не мгновенно.

Конструктивно эти элементы могут выполняться аналогично марганец-цинковым элементам, в которых анодом служит цинковый стакан, однако необходимо вентиляционное отверстие для выхода водорода, образующегося в результате паразитной реакции:

$𝖬𝗀\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }𝖬𝗀\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{.}$

Поскольку в процессе работы активная масса расширяется за счёт образования гидроокиси магния, попытки изготовить магниевые элементы в дисковом исполнении оказались неудачными.

Отрицательным свойством магниевого элемента является так называемая задержка напряжения — в начале работы, при подключении к нагрузке, происходит кратковременное падение напряжения на элементе, которое затем восстанавливается. Это связано с процессом разрушения плёнки окиси (или гидроокиси) на магниевом электроде. При повышении тока нагрузки задержка увеличивается и может составлять до трёх секунд. Однако при правильном подборе магниевых сплавов, состава электролита и при добавлении ингибиторов (например, хроматов), удаётся снизить время задержки до 0,3 c и меньше.Шаблон:Sfn

Стоимость магниевых элементов лишь ненамного превышает стоимость аналогичных марганец-цинковых.

Максимальная ёмкость магниевых батарей достигается при непрерывном разряде в течение Шаблон:Nobr. Однако при времени разряда свыше Шаблон:Nobr ёмкость заметно снижается за счёт саморазряда магниевого электрода с выделением водорода (см. уравнение выше). Прерывистый разряд при больших токах также создаёт благоприятные условия для достижения оптимальных характеристик по ёмкостиШаблон:Sfn.

Резервные источники тока

Шаблон:Mainref Магний-перхлоратные элементы могут также использоваться для создания резервных источников — ампульных батарей, хранимых в сухом состоянии и заполняемых электролитом (вручную либо автоматически) перед использованием. Магниевые резервные элементы используются в переносных радиостанциях, радиомаяках, в устройствах радиопротиводействия и других подобных электронных устройствах. Выделяемая теплота при коррозии магниевого электрода способствует стабильной работе таких источников в широком диапазоне температур.

Конструктивно катод выполняется в виде высокоэлектропроводной металлической сетки, а анод — в виде пластин листового магния. В качестве электролита используется концентрированный раствор перхлората магния, который существенно менее коррозионно-активен, чем электролит обычных щелочных батарей. Выпускаются батареи мощностью от 2 до Шаблон:Nobr и ёмкостью от 3 до Шаблон:Nobr.

Характеристики

• Теоретическая энергоемкость: 242 Вт·час/кгШаблон:Sfn.
  • Удельная энергоемкость: 132 Вт·час/кгШаблон:Sfn.
  • Удельная энергоплотность: 210 Вт·час/дм³.
• ЭДС: 2 В.
• Рабочие температуры: от −54 до +70°СШаблон:Sfn.

Литература

• Шаблон:Книга