.png/1280px-Dry_cell_(PSF).png)
Сухой элемент — это тип электрической батареи , обычно используемый в портативных электрических устройствах. В отличие от батарей с мокрыми элементами, которые имеют жидкий электролит, в сухих элементах электролит используется в виде пасты и, таким образом, менее подвержены утечкам .
Сухой элемент был разработан в 1886 году немецким ученым Карлом Гасснером после разработки Жоржем Лекланше влажных цинк - углеродных батарей в 1866 году. Тип сухого элемента был также разработан японским изобретателем Сакизо Яй в 1887 году.
Многие экспериментаторы пытались иммобилизовать электролит электрохимической ячейки, чтобы сделать ее более удобной в использовании. Свая Замбони 1812 года представляет собой сухую батарею высокого напряжения, но способную выдавать лишь незначительный ток. Различные эксперименты проводились с целлюлозой, опилками, стекловолокном, асбестовыми волокнами и желатином. [1]
В 1886 году Карл Гасснер получил патент Германии (№ 37758) на вариант (мокрого) элемента Лекланше , который стал известен как сухой элемент, поскольку в нем не было свободного жидкого электролита. Вместо этого хлорид аммония смешивали с парижским гипсом, чтобы получилась паста, с добавлением небольшого количества хлорида цинка для продления срока годности. Катод из диоксида марганца был погружен в эту пасту, и оба были запечатаны в цинковую оболочку, которая также действует как анод. В ноябре 1887 года он получил патент США № 373 064 на то же устройство. [2] Сухая батарея была изобретена в Японии в эпоху Мэйдзи в 1887 году. Изобретателем был Сакидзо Яй . [3] Однако у Яя не было достаточно денег, чтобы подать патент, [4] первым патентообладателем батареи в Японии был не Яй, а Такахаси Ичисабуро. Вильгельм Хеллесен также изобрел сухую батарею в 1887 году и получил патент США № 439 151 в 1890 году. [5]
В отличие от предыдущих «мокрых» ячеек, сухая камера Гасснера более прочная, не требует обслуживания, не проливается и может использоваться в любой ориентации. Он обеспечивает потенциал 1,5 вольта. Первой моделью массового производства была сухая ячейка Columbia, впервые проданная Национальной углеродной компанией в 1896 году . облегчает сборку аккумулятора. Это была первая удобная батарея для масс, сделавшая портативные электрические устройства практичными.
Цинк -углеродный элемент (как его стали называть) производится до сих пор.
В сухом элементе используется пастообразный электролит с достаточным количеством влаги , чтобы обеспечить протекание тока. В отличие от влажного элемента , сухой элемент может работать в любом положении, не проливая жидкость, поскольку он не содержит свободной жидкости, что делает его пригодным для портативного оборудования. Для сравнения, первые влажные камеры обычно представляли собой хрупкие стеклянные контейнеры со свинцовыми стержнями, свисающими с открытого верха, и требовали осторожного обращения, чтобы избежать утечки . Свинцово-кислотные батареи не обладали безопасностью и портативностью сухих элементов до тех пор, пока не были разработаны гелевые батареи . Мокрые элементы по-прежнему используются в приложениях с высоким потреблением тока, таких как запуск двигателей внутреннего сгорания , поскольку подавление потока электролита имеет тенденцию снижать токовую мощность.
Обычным сухим элементом является цинк-углеродный элемент , иногда называемый сухим элементом Лекланше , с номинальным напряжением 1,5 В , таким же, как и у щелочного элемента (поскольку оба используют одну и ту же комбинацию цинка и диоксида марганца ).
Стандартный сухой элемент содержит цинковый анод , обычно в форме цилиндрического горшка, и угольный катод в форме центрального стержня. Электролит — хлорид аммония в виде пасты рядом с цинковым анодом . Оставшееся пространство между электролитом и угольным катодом занимает вторая паста, состоящая из хлорида аммония и диоксида марганца , причем последний действует как деполяризатор . В некоторых конструкциях, часто продаваемых как «сверхмощные», хлорид аммония заменяется хлоридом цинка .
Первичные элементы не подлежат перезарядке и обычно утилизируются после того, как в ходе внутренней реакции элемента были израсходованы реактивные исходные химические вещества.
Вторичные элементы перезаряжаются и могут использоваться повторно несколько раз.