Коррозия и щелочные химические источники тока Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 621.355.8

КОРРОЗИЯ И ЩЕЛОЧНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

Ю.Е. Мамонтова, Ю.А. Стекольников

Кафедра «Химия», ГОУ ВПО «Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина»; [email protected]

Представлена членом редколлегии профессором В.И. Коноваловым

Ключевые слова и фразы: ингибиторы; коррозия; химические источники тока; цинковый анод; щелочной электролит.

Аннотация: Рассмотрены пути совершенствования химических источников тока, обеспечивающие их работоспособность и учитывающие при их производстве возможность уменьшения загрязнения окружающей среды и облегчающие их последующую утилизацию.

Саморазряд химических источников тока (ХИТ) обусловлен, в основном, процессами коррозии, которые весьма специфичны и определяются природой используемых материалов и электролитов, что, в конечном итоге, ограничивает их пригодность и осложняет создание и совершенствование источников энергии. Одним из путей минимизации процессов коррозии является использование ингибиторов, которые, заменяя соединения ртути, позволяют ослабить экологическую нагрузку на окружающую среду за счет снижения объема токсических загрязнений как в процессе производства ХИТ, так и при последующей утилизации.

Специфика использования ингибиторов в ХИТ состоит в том, что они должны не только уменьшать коррозию, но и не оказывать существенного влияния на их работоспособность. Конкретная технология сборки требует подавления ингибиторами процессов питтингообразования, дендритообразования в условиях длительного хранения и эксплуатации ХИТ. С помощью электрохимических и волю-мометрических методов изучены процессы коррозии цинкового анода в щелочных средах цинковых ХИТ с введением легирующих компонентов, ингибиторов в зависимости от чистоты цинка, электролита (табл. 1, 2). Количественное содержание металлов контролировали методом пламенной атомно-адсорбционной спектрометрии на приборе «Спектр-5-4», который позволяет обнаружить следовые количества элементов, размером до 0,001 мг/см в коррозионной среде, а также по измерениям массы пастированного цинка, вытесненного из внутреннего объема стаканчика коррозиметра в результате водородной коррозии цинка.

Для практических целей изготовления ХИТ необходимы сведения о влиянии примесей в исследуемых материалах на сохранность, долгосрочность работы и электрофизические характеристики.

Цель работы состояла в определении допустимого предела загрязнений в материалах анода, катода, электролита, пригодности пассивных элементов конструкции (корпуса, кольца, крышки) в соответствии с технологиями изготовления.

Скорость коррозии пастовых цинковых анодов в зависимости от вида легирующей добавки (масс. %) и ингибитора в составе электролита

Вид анода Zn-In(0,3) Zn-Pb(0,3) Zn-Sn(0,3) Zn-Cd(0,3)

1 М КОН

356 462 576 691

1-106А/см2 1 М КОН + аминоацетат

118 154 192 231

1 М КОН + бензотриазол

52 64 82 99

Таблица 2

Влияние катионов металлов в концентрации 10 3 г-ион/л на скорость коррозии цинковых пастовых (безртутных) анодов в 1 М КОН

Вид катиона In3+ Pb2+ Sn2+ Cd2+

1-106А/см2 643 735 754 850

Как видно из табл. 1, 2, скорость коррозии цинковых анодов наиболее эффективно уменьшается при введении в состав цинка легирующей добавки - индия, а в состав электролита - ионов индия и ингибитора коррозии бензотриазола.

Наиболее оптимальная концентрация индия в сплаве - 2,57 масс. %, так как скорость коррозии при этом снижается до 34,2 мкА/см2.

Данные составы цинкового анода, содержащие компоненты, уменьшающие его саморастворение в процессе работы и длительного хранения, позволяют создать миниатюрные воздушно-цинковые, серебряно-цинковые и марганцевоцинковые ХИТ, которые по своим характеристикам превышают аналогичные прототипы и имеют емкость, соответствующую теоретически возможной.

Согласно теории полугазовых элементов, емкость щелочных химических источников тока лимитируется цинковым анодом. Несовершенство способов изготовления электродов, процессы коррозии с водородной деполяризацией, примеси и загрязнения в используемых материалах приводят к существенному недобору емкости, а в ряде случаев, - к разгерметизации элементов, вытеканию электролита и выдавливанию цинковой пасты. При этом вопрос увеличения разрядных характеристик, стабильности и долгосрочности работы элементов связаны с составом щелочного электролита. До последнего времени в составе анодов широко использовалась ртуть и ее соединения для подавления процессов коррозии, саморастворения. Для обеспечения высоких удельных характеристик, стабильности напряжения при разряде интенсивными режимами, долгосрочности работы, хранения безртутных химических источников тока необходим подбор ингибитора в щелочном электролите, учет многих факторов (чистоты и дисперсности материалов, химической стойкости сепараторов, комплектации частей - корпуса, крышки) с целью сведения к минимуму процессов коррозии, саморазряда.

При этом вопрос увеличения разрядных характеристик и стабильности работы элементов связан с составом щелочного электролита. Несмотря на всестороннее исследование свойств электролита КОН + ги0 + Н20 во взаимосвязи с электрофизическими характеристиками, нами рассмотрено влияние состава электролита на характеристики воздушно-цинкового элемента ВЦ-43 в связи с применением новых активных углей (табл. 3). Отметим, что электропроводность щелочного электролита максимальна для 30 масс. % КОН, что имеет важное значение для работы воздушно-цинкового элемента.

Как и ожидалось, оптимальные характеристики элемента связаны с определенным соотношением компонентов КОН, ги0, Н20 в электролите (см. табл. 3). Отметим, что теоретическая емкость элемента ВЦ-43 (ё = 11,8 и к = 4,2 мм) составляет 220 мА-ч. Видно, что при концентрации КОН выше 33 масс. % обеспечивается емкость элемента порядка 90 %. При высокой электрической нагрузке обнаруживается вытекание электролита: незначительное у состава 16 и значительное у 17 через воздуховодное отверстие, то есть наблюдается разгерметизация элемента. Герметичность (течь) проверялась на отсутствие и на наличие обесцвечивания креозолового красного. Таким образом, существует область состава тройного электролита, обеспечивающая оптимальное протекание процесса разряда элемента, которую можно связать с реакцией

ги + 20Н- ^ ги(0Н)2+2е. (1)

Таблица 3

Влияние компонентов электролита (масс. %) на характеристики элемента ВЦ-43 с углем марки СИТ при нагрузке 510 Ом

№ состава электролита Скон CZnO с н о Начальное напряжение, В Емкость, мА-ч

1 27,25 1,0 71,25 1,40 185

2 26,81 2,5 70,69 1,41 192

3 24,50 3,5 70,00 1,40 192

4 29,90 0,2 69,90 1,41 187

5 31,35 3,5 65,15 1,40 192

6 31,70 2,5 65,80 1,40 192

7 30,80 5,0 64,20 1,39 192

8 33,20 0,2 66,60 1,41 205

9 37,00 1,0 62,00 1,41 212

10 36,00 3,5 60,50 1,42 210

11 36,60 2,5 60,90 1,40 210

12 39,90 0,2 59,90 1,42 210

13 39,00 2,5 58,50 1,41 213

14 38,00 3,5 60,50 1,41 208

15 38,00 5,0 57,00 1,39 208

16* 37,00 1,5 55,50 1,37 203

17* 42,00 1,0 57,00 1,37 209

Примечание: *При высокой электрической нагрузке наблюдается разгерметизация элемента.

В области нарушения герметичности и ухудшения начального напряжения разрядных характеристик, по-видимому, протекает реакция

ги + 40Н- ^ 2и02" + 2Н20 + 2е. (2)

Следовательно, в области малых концентраций КОН разряд элемента происходит за счет потребления воды из электролита, что затрудняет разряд (1). В области высоких концентраций КОН процесс разряда идет до более высоких значений емкости, однако, при этом, наблюдается объемное расширение элемента за счет выделения воды (2), что и приводит к вытеканию электролита через воздуховод. Вторым продуктом реакции в обоих случаях является цинкат калия. Поэтому введение гпО скажется на электропроводности электролита, характеристиках элемента ВЦ-43 и оптимизации обеих реакций. Известно, что в щелочных элементах гпО применяется для подавления процесса выделения водорода на цинке в концентрации ~ 4 %. Влияние состава электролита на характеристики элемента ВЦ-43 на углях марки КАД и СИТ-1 № 4 показано в табл. 4 (для элементов ручной сборки) [1].

Видно, что состав электролита № 2 обеспечивает лучшие условия протекания электрохимических процессов на границе раздела катод-анод элементов ВЦ-43 ручной сборки, так как они показали самую высокую емкость как с углем марки КАД - 150 мА-ч, так и СИТ-1 № 4 - 170 мА-ч. Проведена проверка влияния величины сопротивления нагрузки на величину емкости элементов в электролите № 2 (табл. 5).

Таблица 4

Влияние состава электролита на характеристики элемента ВЦ-43 в зависимости от марки угля при нагрузке 510 Ом

Состав электролита Напряжение разомкнутой цепи, В Напряжение под нагрузкой, В Емкость, мА-ч

КАД СИТ-1 № 4 КАД СИТ-1 № 4 КАД СИТ-1 № 4

1. 30 % КОН 1,48 1,44 1,26 1,26 135 145

2. 36,25 % КОН + 3,6 % ги0 1,43 1,43 1,27 1,25 150 170

3. 22,8 % КОН + 1,5 % ги0 1,45 1,48 1,26 1,25 135 150

4. 36,19 % КОН + 3,5 % ги0 1,43 1,44 1,25 1,25 140 150

5. 36,5 % КОН + 2,5 % ги0 1,43 1,43 1,27 1,24 140 160

Таблица 5

Емкость элементов ВЦ-43 в зависимости от величины нагрузочного сопротивления, мА-ч

'''''"'^.Нагрузка, Ом Марка угля~~~'''—~~*..^ 510 1000 1500 7500 15000

СИТ-1, СИТ-1 «7 А» 170 170 170 180 180

СИТ-1 № 9 140 140 140 150 150

СИТ-1 «П» 125 125 130 130 135

Конструкция воздушного электрода является оптимальной, так как емкость элемента практически не зависит от сопротивления нагрузки (см. табл. 5). Однако на всех углях произошло увеличение напряжения под нагрузкой с 1,27 (510 Ом) до 1,49 В (15000 Ом), что говорит о большей степени оптимальности протекающих электрохимических реакций в элементе. Следовательно, ускоренные испытания на нагрузке 510 Ом не искажают истинную емкость элемента, то есть отражают реальную картину протекающих процессов в элементе.

Изучено влияние вариационного состава угля в активной массе (АМ) катода, ее объема, содержания гидробизированной сажи (ГФС) и содержания сепараторных пленок П100 (табл. 6). Влияние различного массового соотношения гидрофо-бизированной сажи и активной массы, применяемых при прессовании катода с разной высотой при одном и том же соотношении компонентов в активной массе, проведено на углях марки КАД.

Видно, что в химических источниках тока с катодной таблеткой, как выше, так и ниже 1,3 мм, емкость элементов уменьшается, оптимальной является высота 1,3 мм, что соответствует соотношению ГФС:АМ = 100:25.

Количество ртути, использованной в серийной технологии на заводах, выпускающих марганцево-цинковые или серебряно-цинковые источники, может доходить до 5 % [2]. Однако в связи с экологическими требованиями ее содержание постоянно уменьшают или вообще выводят из состава анода [3]. В составе анода, используемого в вышеприведенных источниках, ртуть марки Р1 содержится в количестве 0,5 %, а в щелочном электролите № 2 - 18 % (см. табл. 4). Сведение содержания ртути к минимуму не повлияло на емкость элементов ВЦ-43. Искусственное термостарение при 60 °С в течение 3 суток (эквивалент двухгодичного хранения) показало работоспособность такого анода. Потеря емкости составила 10 %, что соответствует рекомендуемому пределу. Элементы, в составе анода которых не было ртути, а содержался сплав Zn-In (0,3 %) и бензотриазол в электролите, выдержали термостарение, и с углем марки СИТ № 4 показали емкость

180__190 мА-ч в сравнении с контрольной свежеприготовленной партией ХИТ

210...220 мА-ч.

Данный состав анода и был рекомендован для серийного производства. Влияние ингибиторов коррозии, входящих в состав электрода и электролита на сохранность, долгосрочность работы воздушно-цинковых ХИТ иллюстрируется данными табл. 7 и 8.

Таблица 6

Емкость элементов ВЦ-43 с углем КАД при нагрузке 510 Ом с сепараторной пленкой П100

Массовое соотношение ГФС:АМ Высота таблетки, мм Емкость элементов с различным количеством пленок, мА-ч

1 шт. 2 шт. 3 шт.

50:25 0,6 60 60 50

80:25 1,0...1,1 125 135 80

100:25 СП (N 130 140 100

100:35 «О 120 135

100:25 |> ,6 100 100

125:25 ,6 «о

125:30 1,7 80

135:25

135:30

Влияние времени пребывания воздуховода ВЦ-43 с углем марки СИТ под герметиком на сохранность его емкости при нагрузке 510 Ом

Емкость, мА-ч, в зависимости от времени нахождения под герметиком с начала изготовления, сутки

1 срмсгик 0 4 7 10 12 15 18 20 25 30 40 50 60

Лак ХВК-2 - 145 135 125 120 115 110 105 105 105 10 100 75

Лейконат 145 145 125 130 115 115 115 110 90 75 60

ВФ-4 135 130 130 140 125 125 125 120 115 100 100

Сургуч 145 140 140 135 135 130 135 125 120 115 115

Лак НЦ-62 135 125 125 120 120 125 120 110 115 110 110

Контактол 145 145 145 140 140 140 135 130 125 115 115

Лейко- пластырь 150 140 135 135 130 130 125 125 115 105 105

Липкая лента ЛТ 19 160 160 155 150 145 145 145 135 135 135 120 115

Изолента синтетичес. 155 155 140 125 115

ВК-9 155 150 145 145 140 140 135 130 130 120 120

АК-20 145 130 125 120 125 125 125 120

Эластосил 160 155 155 160 155 155 155 145 145 140 130

Циакрин 160 160 150 145 140

ШПК-23-12 155 155 155 160 160 155 150 150 135 130

Церезин 160 160 140 155 155 150 145 140 145

Воздух 160 160 160 150 135 130 125 110 100

Таблица 8

Влияние времени хранения на величину емкости элементов ВЦ-43 с углем марки СИТ-1 (пастовый анод Zn-In, нагрузка 510 Ом)

Продолжительность хранения, сутки Емкость элементов, мА-ч

Под липкой лентой Под лаком НЦ-62 Контрольная партия

1; 2; 3; 4; 5; 10; 15; 20; 30 190 190

60; 90; 120; 150 185 185 200

180 185 180

365 180 175

Автоматизация сборки ХИТ (роторная линия сборки изготовлена НПО «Механика», г. Москва) позволяет выпускать элементы, близкие по своим параметрам к теоретическим. Изучение сохранности и долгосрочности работы элементов ВЦ-43 показало, что их электрические характеристики в значительной мере зависят от культуры завальцовки герметизирующего узла при ручной или автоматизированной сборке. Дополнительная обработка уплотнительных колец из полиамида церезином приводит к увеличению ресурсов по емкости. При использовании колец, необработанных церезином, карбонизация завальцовочного узла наблюдается через месяц, обработанного - через год. Наиболее технологично использовать для герметизации воздуховода липкую ленту ЛТ 19, лак НЦ-62, контактол. При их использовании по истечении года хранения емкость уменьшается на 10 % (см. табл. 7 и 8). Исходя из изложенного, можно заключить, что емкость элементов ВЦ-43 зависит от культуры условий сборки, а также собственно от качества, применяемых комплектующих, их соответствия конструкторскому чертежу на изделие, так как в противном случае наблюдаются испарения по периметру кольца из анода ХИТ. Автоматизированная сборка обеспечивает качественную калибровку и завальцовку миниатюрных дисковых ХИТ, и как следствие, высокие разрядные характеристики.

Видно, что элементы, собранные на автоматизированной линии сборки имеют высокие емкостные характеристики, хорошую сохранность и долгосрочность работы, несмотря на отсутствие ртути в их составе.

В НПО «Механика» на основе технического задания впервые сконструирована и изготовлена автоматизированная линия сборки воздушно-цинковых ХИТ карусельного типа, которая выполняет следующие операции:

1) постановка корпуса;

2) ориентированная укладка катода;

3) вырубка и укладка на катод двух пленок П100;

4) вырубка и укладка бумаги ФОС (электролит носителя);

5) постановка герметизирующего кольца;

6) дозировка электролита на катод;

7) дозировка и укладка цинковой анодной массы в крышку;

8) совмещения анода и катода с контролем;

9) предварительная калибровка элемента;

10) завальцовка элемента;

11) контроль и разбраковка по начальному напряжению;

12) герметизация отверстия воздуховода;

13) маркировка элемента и даты изготовления;

14) упаковка элементов в полиэтиленовую пленку методом таблетирования.

Данная линия для изготовления элементов ВЦ-43 внедрена на Воронежском

заводе ОАО «НПО Корпорация “РИФ”» вместе с технологическим процессом подготовки корпуса, кольца, крышки. Вольтамперная характеристика выпускаемых элементов приведены на рис. 1.

Рассмотрены характеристики миниатюрных серебряно-цинковых (8Я) ХИТ, не содержащих в своем составе ртути, с составом 2п-анода рекомендованного выше и электролитом 30 масс. % КОН + 3,6 масс. % 2п0 с ингибитором бензот-риазолом. Данный состав электролита позволяет надежно и эффективно работать при низких температурах. Однако вследствие уменьшения ионной подвижности, элементы имеют все же меньшее напряжение и меньшую емкость, чем при повышенных температурах (рис. 2, 3).

Отметим, что наиболее оптимален рабочий интервал сопротивлений и нагрузки 6...14 кОм (рис. 4), в котором отдача по емкости максимальна. Данная область нагрузки соответствует, как правило, применению миниатюрных серебряноцинковых элементов для питания электронных часов, измерительных устройств, слуховых аппаратов с током нагрузки, не превышающим 1 мА.

Рис. 1. Разрядные характеристики элемента ВЦ-43 с углем марки СИТ-1 и цинковым пастовым анодом при сопротивлениях нагрузки: 1 - 220 Ом;

2 - 550 Ом; 3 - 7,5 кОм; 4 - 15 кОм; конечное напряжение разряда - 0,9 В (сборка на автоматизированной линии)

-20 0 20 40 60 Т, °С

Рис. 2. Зависимость напряжения элемента 8К43 от температуры в условиях непрерывного разряда на сопротивлении 13 кОм

E, В 1,6 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0

*ч

Л

60 °С 35 °С

-20 °С -10 °С 20 °С

200 400 600 800 1000 1200 t ч

Рис. 3. Разрядные характеристики элемента на сопротивлении

13 кОм в зависимости от температуры окружающей среды

Рис. 4. Зависимость емкости элемента 8К43 от нагрузки в условиях непрерывного разряда при 20 °С

Таблица 9

Характеристики миниатюрных серебряно-цинковых элементов

Типоразмер Нормальное Номинальная Размер ы, мм Вес, г

напряжение, В емкость, мА-ч диаметр высота

SR41 38 7,9 3,6 0,7

SR42 1,55 100 11,6 3,6 1,5

SR43 120 11,6 4,2 1,8

SR44 180 11,6 5,4 2,4

В составе анода содержался сплав цинка с индием 3 %, натриевая соль кар-боксиметилцеллюлозы, бензотриазол, щелочной электролит. В составе катодной массы - оксид серебра, графит, диоксид марганца. Характеристики элементов серебряно-цинковой системы приведены в табл. 9.

Таким образом, при соблюдении технологии изготовления анодной и катодной массы всего элемента в целом, можно добиться высоких стабильных характеристик Ag-Zn-элементов и при выводе ртути из состава за счет применения сплава цинка с индием, ингибитора бензотриазола. Ингибирование электролита позволяет обеспечить сохранность и долговечность работы элемента, минимизировать процессы саморастворения без потери работоспособности, а вывод ртути из состава элемента позволит уменьшить воздействие токсических веществ на среду производства и обитания человека, так как исключается ее циркуляция в цепочке почва-вода-человек при коррозии отработавших элементов, которые зачастую просто выбрасываются.

При описании механизма анодного растворения цинкового электрода химического источника тока необходимо учитывать изменение величины активно растворяемой поверхности металла из-за ее блокировки труднорастворяемыми соединениями цинка. Временные зависимости в области активного растворения цинкового анода подобны аналогичным для железного электрода [4], где степень блокировки поверхности 0 связана с количеством пропущенного электричества Q выражением

е = -^, (1)

1 + KiQ v '

а скорость процесса описывается уравнением

a*„FE

i = K(1 -e)ay e RT , (2)

v 7 oh -

где a*a = za; у - порядок реакции по ОН ; (1 - 0) - для свободной поверхности. Объединяя (1) и (2), получим кинетические уравнения для гальваностатического и потенциостатического режимов электролиза. Для гальваностатического случая и для больших t уравнение примет вид

E = 2,3RT (2lgi -ylga - + lgt)+ const, (3)

a aF OH

а для потенциостатической поляризации преобразуется в

a”aFE

1 Tf ----

Q = — + Kay e RT i-1. (4)

K1 K1 oh -

По анодному растворению цинка в растворах гидроксида калия 1.. .10 М при

20.. .50 °С, при разных плотностях тока следует, что необходимо смещать потенциал в электроположительную сторону для поддержания постоянной плотности тока [1]. С учетом изменения активности воды и при za =1 и у ~ 2, механизм анодного растворения цинка можно представить схемой

Zn + Ш2О = Zn(H2O)ИадС; (5)

Z^^O)^,, + 2OH_ ^ Zn(OH)2падс + H2O + 2е. (6)

Образующийся на поверхности адсорбированный гидроксид цинка приводит к блокировке поверхности и частичной пассивации, а также может растворяться с

образованием HZnO-

Zn(OH)2 + OH- ^ HZnO- + H2O, (7)

освобождая поверхность. Адсорбция Zn(OH)2 на занятой и на свободной поверхности после насыщения электролита приводит к росту толщины блокирующего слоя. Протекание реакций растворения цинка (6), (7) может привести к вытеканию электролита из воздушно-цинковых химических источников тока и, тем самым, к выводу их из эксплуатации.

На коррозию воздушно-цинковых химических источников тока влияют микропримеси в составе щелочи, самой воды, цинкового порошка серебряно-цинковых (в составе Ag2O), марганцево-цинковых (в составе MnO2) ХИТ. Проведенные исследования на коррозию в течение трехлетнего срока хранения, в условиях летнего хранения при tmax = 30.40 °C, зимнего при tmm = -30.-25 °С, измерение энергетических характеристик (емкости элементов, номинального напряжения), ускоренные испытания на коррозию в течение 72 ч при 60 °С (эквивалент двухгодичного хранения) с потерей емкости 10.20 % от теоретической, позволили обосновать следующие требования к чистоте исходных материалов, используемых для изготовления элементов.

Максимальное количество примесей в дистиллированной воде (pH = 5,4...6,6 ; удельная электропроводность - 5-10-4 Ом-см), мг/л

Осадок после выпаривания........................................5

Осадок после прокаливания.......................................1

Соли аммония и аммиак...........................................0,02

Нитраты.........................................................0,2

Сульфаты........................................................0,5

Хлориды.........................................................0,02

Алюминий........................................................0,05

Железо..........................................................0,05

Кальций.........................................................0,8

Медь............................................................0,02

Свинец..........................................................0,05

Цинк............................................................0,2

KMnO4...........................................................0,08

Требования к составу цинкового порошка по содержанию примесей, %

Цинк.........................................................min 99,2

Кадмий.......................................................max 0,002

Свинец.......................................................max 0,1

Медь.........................................................max 0,001

Железо.......................................................max 0,002

Никель.......................................................max 0,002

Олово........................................................max 0,001

Сурьма.......................................................max 0,002

Кислород.....................................................0,8.1,0

Требования к составу гранулированного КОН для химических источников тока по содержанию примесей, %

KOH..........................................................min 85

CaCO3........................................................max 1,5

Хлориды......................................................max 0,004

Сульфаты.....................................................max 0,002

SiO2.........................................................max 0,005

Фосфаты......................................................max 0,001

Свинец.......................................................max 0,001

Железо.......................................................max 0,0005

Аллюминий....................................................max 0,002

Кальций......................................................max 0,001

Требования к диоксиду марганца (электролитический порошок) для химических источников тока по содержанию примесей, %

H2O..........................................................max 0,5

MnO2.........................................................min 89

Fe...........................................................max 0,05

Cu...........................................................max 0,005

Сульфаты.....................................................max 1,5

Требования к Ag2O по содержанию примесей, %

Ag2O.........................................................min 98

Fe...........................................................max 0,04

Медь.........................................................max 0,003

Карбонаты....................................................max 0,9

Сульфаты.....................................................max 1,0

Отметим, что емкость зависит от качества применяемых комплектующих, их соответствия конструкторскому чертежу на изделие, так как в противном случае наблюдается некачественная калибровка и завальцовка по периметру изделий. Автоматизированная сборка позволяет провести качественную калибровку и за-вальцовку миниатюрных дисковых источников тока и обеспечивает высокие разрядные характеристики, долгосрочность, сохранность работы и точное выполнение технологических операций сборки. Пассивные элементы конструкции накопителя: корпус, крышка, изолирующая прокладка играют в нем свою роль. Поэтому материал конструктивных элементов, входящих в контакт с электролитом, должен быть устойчив к агрессивным средам. В качестве материала корпуса и крышки, в порядке приоритета, можно использовать сталь, никелированную изнутри.

Выводы

Оптимизированы составы цинковых анодов. Долгосрочность работы элементов, их сохранность в значительной мере связана с наличием примесей в используемых материалах, что и сказывается на электрофизических характеристиках на непрерывных режимах разряда. Рекомендованы допустимые величины примесей в воде, цинковом порошке, диоксиде марганца, оксиде серебра (I), калийной щелочи. Ингибирование электролита, легирование цинка позволяет уменьшить коррозию в щелочных средах и существенно повысить работоспособность химических источников тока при выводе ртути из состава элементов.

Список литературы

1. Коровин, Н.В. Электрохимическая энергетика / Н.В. Коровин. - М. : Энер-гоатомиздат, 1991. - 212 с.

2. А.с. 691115 СССР, МКИ Н 01 М 4/42. Активная масса цинкового электрода щелочного аккумулятора / В.А. Никольский. - № 629565 ; заявл. 09.02.77 ; опубл. 27.06.78, Бюл. № 8. - 47 с.

3. Казакевич, Г.З. Серебряно-цинковые аккумуляторы / Г.З. Казакевич, И.К. Яблокова. - М. : Инферноэлектро, 1969. - 21 с.

4. Ротинян, А.Л. Поведение железа в щелочных средах / А.Л. Ротинян // -Жур. приклад. химии. - 1984. - Т. 57, № 5. - С. 1009-1012.

Corrosion and Alkaline Chemical Sources of Current Yu.E. Mamontova, Yu.A. Stekolnikov

Department “Chemistry ", Yelets State University named after I.A. Bunin; [email protected]

Key words and phrases: alkaline electrolyte; corrosion; chemical sources of current; inhibitors; zinc anode.

Abstract: The paper studies the ways of perfection of chemical sources of current, providing their working capacity and the possibility for reducing the ecological pressure on the environment and facilitating their subsequent recycling.

Korrosion und alkalische chemische Stromquellen

Zusammenfassung: Es werden die Wege der Vervollkommnung der chemischen Stromquellen, die ihre Arbeitsfähigkeit gewährleisten und bei ihrer Erzeugung die Möglichkeit die Schwächung der ökologischen Belastung auf die Umwelt b erücksichtigen, und auch ihre weitere Verwertung verleichtern, betrachtet.

Corrosion et sources chimiques alcalines du courant

Résumé: Sont envisagés les voies du perfectionnement des sources chimiques du courant assurant leur capacité de travail et tenant compte de la possibilité d’affaiblissement de la charge écologique sur l’environnement lors de la production et facilitant leur utilisation ultérieure.

Авторы: Мамонтова Юлия Евгеньевна - аспирант, инженер кафедры «Химия»; Стекольников Юрий Александрович - кандидат химических наук, профессор, заведующий кафедрой «Химия», ГОУ ВПО «Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина».

Рецензент: Котов Владимир Васильевич - доктор химических наук, профессор кафедры «Химия», ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К. Д. Глинки».