Щелочной марганцево-цинковый элемент. Контактная разность потенциалов. Манганаты.

[avg]

19 часов назад, Анатолий Алтухов сказал:

Какие?

Из благородных металлов.

[Ruslan_Sharipov]

4 часа назад, Анатолий Алтухов сказал:

Но весь ведь не сможет плавать, при какой-то концентрации он наверно станет выпадать в осадок.

Это верно. У анионов [Zn(OH)4]^2– или ZnO₂^2– должны быть противоионы. Это ионы щелочного металла из электролита. Но вряд ли количество щелочи в батарейке сопоставимо с количеством цинка в ней. Поэтому цинк всё же по большей части превращается в гидроксид. Вот будет ли гидроксид разлагаться в оксид - это вопрос: Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O? В статье гидроксид цинка Википедия называет этот  процесс термическим разложением. Почему он должен происходить в батарейке?

 

5 часов назад, Анатолий Алтухов сказал:

Вопрос вот еще в чем, может ли марганец в виде катионов манганатов попадать к цинковому аноду?

Манганаты согласно Википедии - это соли нестойких, несуществующих в свободном состоянии кислородных кислот марганца в степенях окисления V, VI и VII и содержащие тетраэдрические анионы MnO₄³⁻ (гипоманганаты), MnO₄²⁻ (манганаты) и MnO₄⁻ (перманганаты) соответственно. Что такое катионы манганатов, я не знаю? Цинковый анод в батарейке заряжается отрицательно. Поэтому ионы MnO₄³⁻, MnO₄²⁻, и MnO₄⁻ к нему не пойдут, даже если они там образуются. Туда могли бы пойти ионы Mn²⁺ и Mn³⁺. Но образуются ли они в батарейке в щелочной среде?

 

[aversun]

1 час назад, Электрофил сказал:

Все таки восстановление цинка при зарядке обычной "алкалиновой" батарейки происходит. Лично разбирал такую батарейку после нескольких циклов, работали в фонарике, заряжал малым током порядка десятков миллиампер несколько суток, контролировал по напряжению. Одна из трех последовательно работавших батареек (как на заряде, так и в фонарике) внезапно саморазрядилась за сутки-двое хранения. Цинковые дендриты проросли  и замкнули , при вскрытии батарейки их было видно невооружённым Г.

По этому, такие батареи заряжают асимметричным током

В схеме 1 сопротивление часто заменяют конденсатором 10 мкф

В 90-е годы сам так заряжал щелочные элементы...

Изменено 12 Апреля, 2020 в 04:15 пользователем aversun

[Ruslan_Sharipov]

3 минуты назад, aversun сказал:

Поэтому такие батареи заряжают асимметричным током. В 90-е годы сам так заряжал щелочные элементы.

А какова ёмкость батареек после такой зарядки в сравнении с ёмкостью новых батареек?

[aversun]

1 час назад, Ruslan_Sharipov сказал:

А какова ёмкость батареек после такой зарядки в сравнении с ёмкостью новых батареек?

Емкость конечно падает, обычно щелочные элементы выдерживают максимум 10 перезарядок, главное не разряжать элемент до конца.

В свое время выпускались перезаряжаемые щелочные батареи.

https://russianelectronics.ru/vsyo-ob-akkumulyatornyh-batareyah-chast-2-shhelochnye-uglerodno-czinkovye-i-vozdushno-czinkovye-batarei/

https://xn--80aabspfh9bq.xn--p1ai/alkaline.php

 

[dzetta]

Можете мозгами не скрипеть. Сейчас вообще спор идет - а так ли были не правы наши предки говоря о двух видах электричества в цепи. Условно положительном и отрицательном. Ток электронов от минуса к плюсу мы сегодня замеряем обычными приборами. А вот обратный от плюса к минусу - только только научились выделять, не то что количественно измерять. Так что нас ждет новая индустриальная революция.

[aversun]

2 часа назад, dzetta сказал:

Можете мозгами не скрипеть. Сейчас вообще спор идет - а так ли были не правы наши предки говоря о двух видах электричества в цепи. Условно положительном и отрицательном. Ток электронов от минуса к плюсу мы сегодня замеряем обычными приборами. А вот обратный от плюса к минусу - только только научились выделять, не то что количественно измерять. 

Почему же. Давно известна и измеряется проводимость р- и n-полупроводников, т.е. дырок, носителей положительного заряда и электронов, носителей отрицательного заряда

[dzetta]

Нет аверсин это лишь мнимая проводимость в современной науке. Этот спор идет со времен Бенджамина Франклина, который как раз и предложил вариант единственного носителя заряда и его нехватки/избытка.

Изменено 12 Апреля, 2020 в 07:49 пользователем dzetta

[aversun]

26 минут назад, dzetta сказал:

Нет аверсин это лишь мнимая проводимост

Так же как и мнимый спор....

[Анатолий Алтухов]

3 часа назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Это верно. У анионов [Zn(OH)4]^2– или ZnO₂^2– должны быть противоионы. Это ионы щелочного металла из электролита. Но вряд ли количество щелочи в батарейке сопоставимо с количеством цинка в ней. Поэтому цинк всё же по большей части превращается в гидроксид. Вот будет ли гидроксид разлагаться в оксид - это вопрос: Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O? В статье гидроксид цинка Википедия называет этот  процесс термическим разложением. Почему он должен происходить в батарейке?

 

Манганаты согласно Википедии - это соли нестойких, несуществующих в свободном состоянии кислородных кислот марганца в степенях окисления V, VI и VII и содержащие тетраэдрические анионы MnO₄³⁻ (гипоманганаты), MnO₄²⁻ (манганаты) и MnO₄⁻ (перманганаты) соответственно. Что такое катионы манганатов, я не знаю? Цинковый анод в батарейке заряжается отрицательно. Поэтому ионы MnO₄³⁻, MnO₄²⁻, и MnO₄⁻ к нему не пойдут, даже если они там образуются. Туда могли бы пойти ионы Mn²⁺ и Mn³⁺. Но образуются ли они в батарейке в щелочной среде?

 

Согласен, про катионы это я оговорился.

А я всегда считал, что в момент когда электроды батареи замкнуты по внешней цепи, то цинк становится анодом, а диоксид марганеца катодом, так как из-за контактной разности потенциалов цинк приобретает положительный заряд. Как тогда образуется гидроксид цинка, если у электрода не будет гидроксильных OH- ионов? Просто в батареях и аккумуляторах контактная разность потенциалов не достигает равновесия из-за протекающей химической реакции на электродах, отсюда и возникает ток. 

Аналогия в механике: имеем два сосуда с водой разного уровня (в одном выше, в другом ниже). Сообщаем их - уровни воды стремятся выровняться перетекая в сосуд с меньшим уровнем. Но имеем два насоса в каждом в сосуде с меньшим уровнем насос откачивает воду, а с большим закачивает - это аналоги химических реакций на электродах. В итоге имеем ЭДС гальванического элемента: контактная разность потенциалов + разность потенциалов окислительно- восстановительной реакции.

Как правило реакции при работе электродов не обратимы и элемент со временем приходит в негодность при разряде.

 А что если представить, то что реакции на электродах обратимые и продукты реакции, которые образуются на одном электроде растворимые и могут попадать к другому электроду и путем обратной реакции восстанавливать исходные продукты. Понятно, что в таком случае ЭДС элемента будет Контактная разность потенциалов - разность потенциалов окислительно-восстановительной реакции. А сила тока лимитируется скоростью протекания обратной реакции.