Призматические воздушно-цинковые хит

Воздушно-цинковые ХИТ средней и большой емкости (3−3300 А·ч) выпускаются призматической формы в виде готовых к употреблению или требующих активации (резервных) ХИТ.

На рис. 1 приведена схема устройства воздушно-цинковых призматических ХИТ.

1 – анод; 2 – токоотвод; 3 – поли­мерный корпус; 4 – прокладка; 5 – электролит; 6 – катод

Рис. 1. Призматический воздушно-цинковый элемента с тонкопленочным

воздушным электродом

Готовые к употреблению ХИТ имеют монолитные цинковые ано­ды, блочные или карманные угольные катоды, прикрепленные к крышке корпуса (банке). Доступ воздуха обеспечивается через «дыхательное» отверстие в крышке банки, которое закрывается газонепроницаемой пенкой при хранении ХИТ, или через выступаю­щий торец угольного электрода. Электролитом служит 30−40%-ный раствор КОН или 20%-ный раствор NaOH. На дне сосуда имеется известь, необходимая для регенерации щелочи:

Са(ОН)₂ + [Zn(OH)₄]^2– = CaZnO₂ + 2Н₂О + 2OH^– ; (18)

и связывания СО₂:

Са(ОН)₂ + СО₂ = СаСО₃ + Н₂О. (19)

Некоторые фирмы выпускают ХИТ в прозрачных корпусах, что позволяет контролировать уровень электролита и степень использо­вания цинка. По цвету осадка можно судить о расходе извести, по­скольку цинкат кальция имеет более темный цвет, чем известь.

Резервные ХИТ, содержащие сухие щелочь и известь, герметизируются до эксплуатации и активируются заливкой водой.

Дисковые пуговичные и цилиндрические воздушно-цинковые хит

Малогабаритные портативные ХИТ выпускаются в основном в дисковом (пуговичном) варианте (рис. 2). Они состоят из анодов с порошкообразным цинком, сепаратора с электролитом (30−40%-ным раствором КОН), тонкого катода с катализатором (обычно МnО₂), гидрофобной фторопластовой пористой пленки и воздухораспределительной мембраны. Анод, кроме цинка, содержит электролит и ингибитор коррозии. Катод состоит из активированного угля, сажи, катализатора, гидрофобизатора (фторопласта) и металлической, обычно никелевой, сетки. Воздух поступает в ХИТ через отверстие в крышке, которое закрыто пленкой до начала работы ХИТ. С помощью специальной мембраны воздух равномерно распределяется по поверхности катода. Пористая фторопластовая пленка обеспечивает поступление воздуха к катоду и предотвращает попадание электролита на тыльную сторону катода.

а б

а – элемент; б – катод; 1, 8 – анод; 2 – электролит; 3 – активный слой; 4 – пористая фторопластовая пленка; 5 – распределитель воздуха; 6 – корпус катода;

7 – отверстие для доступа воздуха

Рис. 2. Схема устройства пуговичного воздушно-цинкового ХИТ

фирмы «Duiacell»

Напряжение разомкнутой цепи ВЦ ХИТ составляет 1,4 В. Начальное напряжение ХИТ при комнатной температуре в зависимости от тока разряда находится в пределах 1,15–1,35 В, мало изменяется при разряде и снижается с увеличением тока нагрузки (рис. 4) и при понижении температуры (рис. 3). На рис. 3 и 4 видно, что емкость также зависит от тока и температуры. Влияние понижения температуры (до 0°С) на напряжение и емкость ХИТ при умеренных нагрузках относительно невелико. Оптимальный диапазон температур составляет 10–40°С.

Вольт-амперная кривая ХИТ имеет предельный ток, который определяется скоростью диффузии кислорода воздуха к катоду. Поэтому с увеличением размера «дыхательного» отверстия или числа этих отверстий предельный ток и предельная мощность ХИТ возрастают.

Рис. 3. Разрядные кривые воздушно-цинкового элемента фирмы «GPBI» при внешнем сопротивлении 620 Ом и различных температурах

Рис. 4. Разрядные кривые элемента DA675 фирмы «Duracell» при 20°С и

разрядных токах, мА: 2 (1), 4 (2), 8 (3), 12 (4), 22 (5)