Марганцево-цинковые элементы со стабильным напряжением
В 1960-х годах были получены модификации ИДМ, позволившие создать положительный электрод со стабильным напряжением разряда. Эти модификации (η-МпО2) имеют в своей структуре достаточно большое количество конституционной воды, т. е. часть атомов кислорода в решетке замещена гидроксильными группами. Эти формы двуокиси марганца имеют хорошие ионообменные свойства: часть протонов в кристаллической решетке может замещаться на ионы цинка. Вероятно, разряд положительного электрода с гидратированной двуокисью марганца первично протекает по уравнению (3). В самом начале разряда происходит незначительное увеличение рН и напряжение несколько снижается. Вскоре начинается вторичная реакция, связанная с внедрением ионов цинка в двуокись марганца и образованием новой фазы — гетеролита:
MnO2+Mn2++Zn2++2H2O=ZnO*Mn2O3+4H+ (7)
В результате этой реакции подщелачивание раствора приостанавливается. Образующийся гетеролит не изоморфен с двуокисью марганца и не образует с ней фазы переменного состава. По этой причине потенциал положительного электрода не зависит от степени разряженности. Суммарная реакция в элементе, включающая две стадии (3) и (7), описывается простым уравнением
Zn+2МnО2 = ZnО*Mn2О3 . (8)
В ходе этой реакции состав электролита не меняется. На рис.4 приведена разрядная кривая элемента с гидратированной двуокисью марганца по сравнению с кривыми
для обычных элементов. После начального снижения напряжения из-за подщелачивания электролита напряжение опять возрастает в результате увеличения числа центров кристаллизации гетеролита. В ходе дальнейшего разряда напряжение снижается очень медленно. Как видно, гидратированная форма приводит не только к улучшению формы разрядной кривой, но и к увеличению емкости. Достигается почти полное использование первой стадии восстановления двуокиси марганца (до трехвалентной формы). Однако из-за замедленности стадии (7) такая картина наблюдается только при разряде очень малыми плотностями тока; при увеличении разрядного тока начинается параллельный процесс с образованием фазы переменного состава, приводящий к сдвигу потенциала. Элементы с гидратированной двуокисью марганца могут использоваться, в частности, для питания наручных электрических часов.
Смотрите также
Полимеры: общий обзор класса
Полимеры - высокомолекулярные соединения, вещества с большой молекулярной
массой (от нескольких тысяч до нескольких миллионов), молекулы которых
(макромолекулы) состоят из большого числа пов ...
Атмосфера
...
Супрамолекулярная химия
Проанализировано развитие области науки, называемой
супрамолекулярной химией. Даны основные определения и понятия этой дисциплины.
В историческом контексте рассмотрены исследования, заложивш ...