Elemento de perclorato de magnesio

Una celda de perclorato de magnesio es una fuente de corriente química  primaria en la que el magnesio sirve como ánodo , el dióxido de manganeso mezclado con grafito (hasta un 12 %) como cátodo y  una  solución acuosa de perclorato de magnesio como electrolito [1] . Un elemento similar con una solución de bromuro de magnesio [1] como electrolito se llama manganeso-magnesio . El funcionamiento del elemento se basa en la siguiente reacción [1] :

Propiedades básicas

Estas celdas tienen una ventaja sobre el manganeso-zinc debido a un voltaje operativo más alto (alrededor de 2 voltios , en comparación con 1,5 V en una celda de manganeso-zinc), el doble de la capacidad específica a tasas de descarga promedio (dentro de 10 a 50 horas ) y excelente vida útil (después de 12 semanas de almacenamiento a una temperatura de 71 ° C, pierden solo el 25% de la carga, mientras que las células de manganeso-zinc pierden su carga por completo después de dos semanas en estas condiciones) [1] . Debido a estas ventajas, encuentran aplicación en equipos militares, especialmente aquellos que operan en condiciones tropicales. [2] La mayor seguridad de los elementos de magnesio está garantizada por la formación de una película de óxido en el electrodo de magnesio, sin embargo, también se le asocia una propiedad negativa: el "retraso de voltaje", causado por el hecho de que esta película no se destruye instantáneamente. cuando se conecta una carga [2] .

Estructuralmente, estos elementos se pueden realizar de manera similar a los elementos de manganeso-zinc, en los que un vidrio de zinc sirve como ánodo, sin embargo, se requiere un orificio de ventilación para la liberación de hidrógeno formado como resultado de una reacción parásita [1] :

Dado que la masa activa se expande durante el funcionamiento debido a la formación de hidróxido de magnesio, los intentos de fabricar elementos de magnesio en un diseño de disco no tuvieron éxito [3] .

Una propiedad negativa de un elemento de magnesio es el llamado retraso de voltaje : al comienzo del trabajo, cuando se conecta a una carga, hay una caída de voltaje a corto plazo en el elemento, que luego se restaura. Esto se debe al proceso de destrucción de la película de óxido (o hidróxido) en el electrodo de magnesio. Con un aumento en la corriente de carga, el retraso aumenta y puede ser de hasta tres segundos [2] . Sin embargo, con la selección correcta de aleaciones de magnesio, la composición de electrolitos y la adición de inhibidores (por ejemplo, cromatos ), es posible reducir el tiempo de retardo a 0,3 so menos. [3]

El costo de las celdas de magnesio es solo un poco más alto que el costo de las similares de manganeso-zinc [3] .

La capacidad máxima de las baterías de magnesio se logra descargándolas continuamente durante ~100 horas . Sin embargo, con un tiempo de descarga de más de 200 horas, la capacidad disminuye notablemente debido a la autodescarga del electrodo de magnesio con la liberación de hidrógeno (ver la ecuación anterior) [2] . La descarga intermitente a altas corrientes también crea condiciones favorables para lograr características de capacitancia óptimas [4] .

Fuentes de corriente en espera

Las celdas de perclorato de magnesio también se pueden usar para crear fuentes de respaldo: baterías de ampollas , almacenadas en un estado seco y llenas de electrolito (manual o automáticamente) antes de su uso [3] . Las celdas de respaldo de magnesio se utilizan en radios portátiles, balizas de radio, dispositivos de contramedidas de radio y otros dispositivos electrónicos similares. El calor liberado durante la corrosión del electrodo de magnesio contribuye al funcionamiento estable de dichas fuentes en un amplio rango de temperatura.

Estructuralmente, el cátodo tiene la forma de una malla metálica altamente conductora de electricidad y el ánodo tiene la forma de placas de lámina de magnesio. El electrolito utilizado es una solución concentrada de perclorato de magnesio , que es significativamente menos corrosiva que el electrolito de una batería alcalina convencional. Se producen baterías con una capacidad de 2 a 300 vatios y una capacidad de 3 a 120 Ah .

Características

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Crompton, 1986 , pág. 171.
  2. ↑ 1 2 3 4 Crompton, 1986 , pág. 179.
  3. ↑ 1 2 3 4 Crompton, 1986 , pág. 173.
  4. ↑ Crompton, 1986 , pág. 181.
  5. ↑ 1 2 Crompton, 1986 , pág. 174.
  6. ↑ 1 2 Crompton, 1986 , pág. 178.
  7. ↑ Crompton, 1986 , pág. 180.

Literatura