Leklanxe hujayrasi - Leclanché cell

Leklançe xujayrasining 1919 yilgi tasviri

The Leklanxe hujayrasi a batareya frantsuz olimi tomonidan ixtiro qilingan va patentlangan Jorj Leklanxe 1866 yilda.[1][2][3] Batareyada o'tkazuvchi eritma mavjud (elektrolit ) ning ammoniy xlorid, a katod (musbat terminal) ning uglerod, a depolarizator ning marganets dioksidi (oksidlovchi) va an anod (salbiy terminal) ning rux (reduktant).[4][5] Keyinchalik bu hujayraning kimyosi a ishlab chiqarishga muvaffaqiyatli moslashtirildi quruq hujayra.

Tarix

1866 yilda, Jorj Leklanxe sink anot va a dan tashkil topgan batareyani ixtiro qildi marganets dioksidi g'ovak materialga o'ralgan katod, idishga botirilgan ammoniy xlorid yechim. Marganets dioksid katotida ozgina uglerod ham aralashgan, bu esa o'tkazuvchanlik va singdirishni yaxshilagan.[6] U 1,4 voltsli kuchlanishni ta'minladi.[7] Ushbu hujayra telegrafiya, signalizatsiya va elektr qo'ng'iroq ishlarida juda tez muvaffaqiyatga erishdi.

The quruq hujayra telefonlar telefon tarmog'idan quvvat olmasdan oldin, avvalgi telefonlarni quvvatlantirish uchun ishlatilgan - odatda devorga yopishtirilgan qo'shni yog'och qutidan. Leklanx xujayrasi uzoq vaqt davomida doimiy oqimni ta'minlay olmadi. Uzoq suhbatlarda batareya quvvati tugab, suhbatni eshitilmas holga keltirardi.[8] Buning sababi shundaki, hujayradagi ba'zi kimyoviy reaktsiyalar ichki qarshilik va shunday qilib, kuchlanishni pasaytiring. Batareya bo'sh turganida, bu reaktsiyalar o'z-o'zidan teskari bo'lib qoladi, shuning uchun u faqat vaqti-vaqti bilan ishlatish uchun foydalidir.[9]

Qurilish

Hujayraning asl shakli g'ovak qozondan foydalanilgan. Bu unga nisbatan yuqori ichki qarshilik ko'rsatdi va uni kamaytirish uchun turli xil o'zgartirishlar kiritildi. Bularga "Aglomerat blok xujayrasi" va "Sack xujayrasi" kiradi. Avval Leklanxe va Karl Gassner keyinchalik, ikkalasi ham asl nam kamerani yanada ko'chma va samaraliroq qilib o'zgartirishga intildi quruq hujayra.

G'ovakli pot hujayrasi
Leklanxening asl hujayrasida depolarizator (aslida oksidlovchi vosita ezilganidan iborat bo'lgan hujayrada) marganets dioksidi, idishga qadoqlanib, katod vazifasini bajaradigan uglerod tayoqchasi kiritiladi (qaytarilish reaktsiyasi). Keyin sink tayoqchasi bo'lgan anot (oksidlanish reaktsiyasi) pot bilan birga eritmasiga botiriladi ammoniy xlorid. Suyuq eritma quyidagicha ishlaydi elektrolit, katod bilan aloqa qilish uchun g'ovak qozon orqali kirib boradi.
Aglomerat blok xujayrasi
1871 yilda Leklanxe g'ovakli idishni tarqatib yubordi va uning o'rniga uglerod plitasiga rezina bantlar bilan bog'langan "aglomerat bloklari" juftligini o'rnatdi. Ushbu bloklar marganets dioksidini biriktiruvchi moddalar bilan aralashtirish va aralashmani qoliplarga bosish orqali qilingan.
Qopcha xujayrasi
Ushbu kamerada gözenekli idish o'rniga tuval yoki xaltadan o'ralgan. Bunga qo'shimcha ravishda, sirt tayoqchasini kattalashtirish uchun sink tayoqchasi sink tsilindr bilan almashtiriladi. Yuqoridagi har ikkalasiga qaraganda pastroq ichki qarshilikka ega (gözenekli va aglomerat).
Kraxmal qo'shilishi
1876 ​​yilda, Jorj Leklanxe qo'shildi kraxmal uchun ammoniy xlorid yaxshilanish uchun elektrolit jellify u.
Yaxshilangan quruq hujayra
1888 yilda nemis shifokori, Karl Gassner yaxshilandi jellifikatsiya jarayoni va yanada ko'chma ishlab chiqarilgan quruq hujayra aralashtirish orqali gips va hidrofilik ammoniy xlorid elektrolitli kimyoviy moddalar ..

Kimyo

Leklanx hujayrasida oksidlanish-qaytarilish reaktsiyasi quyidagi ikkita yarim reaksiyani o'z ichiga oladi:

– anod (Zn oksidlanish): Zn → Zn2+ + 2e−
– katod (Mn (IV) ning kamayishi): 2 MnO2 + 2NH4+ + 2e− → 2 MnO (OH) + 2 NH3

Leklanx hujayrasida elektr energiyasini ishlab chiqaradigan kimyoviy jarayon qachon boshlanadi rux anod yuzasidagi atomlar oksidlanish, ya'ni ular ikkalasidan ham voz kechishadi valentlik elektronlari ijobiy zaryadli Zn bo'lish2+ ionlari. Zn sifatida2+ ionlari anoddan uzoqlashib, o'zlarining elektronlarini uning yuzasida qoldiradilar, anod katodga qaraganda ko'proq salbiy zaryadlanadi. Hujayra tashqi tomondan ulanganda elektr davri, rux anodidagi ortiqcha elektronlar zanjir orqali uglerod tayoqcha, elektronlarning harakati an hosil qiladi elektr toki.

Oqim zanjir atrofida harakatlanayotganda, elektronlar katodga (uglerod tayoqchasi) kirganda ular bilan birikadi marganets dioksidi (MnO2) va suv (H2O), ishlab chiqarish uchun bir-biri bilan reaksiyaga kirishadigan marganets oksidi (Mn2O3) va salbiy zaryadlangan gidroksid ionlari. Bunga gidroksid ionlari (OH) bo'lgan ikkinchi darajali kislota-asos reaktsiyasi hamroh bo'ladi–) protonni qabul qiling (H+) dan ammoniy mavjud bo'lgan ionlar ammoniy xlorid elektrolit ning molekulalarini ishlab chiqarish uchun ammiak va suv.[10]

Zn (s) + 2 MnO2(lar) + 2 NH4Cl (aq) → ZnCl2(aq) + Mn2O3(lar) + 2 NH3(aq) + H2O (l),

yoki agar kimdir Mn ning hidratsiyasini ham ko'rib chiqsa2O3(lar) sesquioksid Mn (III) oksi-gidroksidga:

Zn (s) + 2 MnO2(lar) + 2 NH4Cl (aq) → ZnCl2(aq) + 2 MnO (OH) (s) + 2 NH3(aq)


Shu bilan bir qatorda, Mn (IV) ning qaytarilish reaktsiyasi Mn (II) gidroksidi hosil qilib, davom etishi mumkin.

Zn (s) + MnO2(lar) + 2 NH4Cl (aq) → ZnCl2(aq) + Mn (OH)2(lar) + 2 NH3(aq)

Foydalanadi

The elektromotor kuch Leclanche xujayrasi tomonidan ishlab chiqarilgan (e.m.f.) 1,4 ga teng volt, bilan qarshilik bir nechta ohm bu erda gözenekli idish ishlatiladi.[7] Bu keng foydalanishni ko'rdi telegraf, signal berish, elektr qo'ng'iroqlari va shunga o'xshash ilovalar, bu erda vaqti-vaqti bilan oqim talab qilinadigan va batareyaga ozgina texnik xizmat ko'rsatilishi kerak.

Leclanché batareyasi nam hujayra zamonaviylarning kashshofi edi sink-uglerod batareyasi (a quruq hujayra ). Ning qo'shilishi rux xloridi elektrolitlar pastasiga e.m.f.ni ko'taradi. 1,5 voltgacha. Keyinchalik rivojlanish ammoniy xlorid bilan to'la taqsimlanib, ichki qarshilik tez ko'tarilmasdan (rux xlorid xujayrasi) ko'tarilmasdan doimiy chiqindiga bardosh beradigan xujayrani beradi.

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Leklanche "une pile à oxyde erimaydigan"[erimaydigan oksidli akkumulyator], 71,865-sonli frantsuz patenti (chiqarilgan: 1866 yil 8-iyun): Frantsiya qishloq xo'jaligi va savdo vazirligi (1881). Des Machines et procédés pour lesquels des brevets d'invention ont été pris… tavsifi [Patent olingan mashinalar va protseduralarning tavsifi…] (frantsuz tilida). jild 98. Parij, Frantsiya: Imprimerie Nationale. 33-34 betlar.
  2. ^ Leklanxe, Jorj (1868). "Quelques kuzatuvlari sur l'emploi des piles électriques. Pile constante au peroxyde de manganèse à un seul liquide". Les Mondes. 16: 532.
  3. ^ Jensen, Uilyam B. (yanvar 2014). "Leklane xujayrasi. Muzey yozuvlari, Oesper kollektsiyalari". hdl:2374.UC / 731246. Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  4. ^ Leklanxe, Jorj (1867). Notes sur l'emploi des piles électriques en télégraphie, pile constante au peroxyde de manganèse à un seul liquide. Parij: Impr. de Hennuyer va boshqalar.
  5. ^ Leklanxe, Jorj (1869). Sur la pile Leclanché-ga xabar bering: précédée de quelques considérations sur l'emploi des piles electriques en télégraphie. Parij: Jamin, Bailli va boshq, Burndi kutubxonasi.
  6. ^ Rux-uglerodli batareyalar, molekulyar ifodalar. magnet.fsu.edu
  7. ^ a b Simms, J.W. (1965) Boy elektrikchi M.I.E.E. p. 61
  8. ^ Batareya faktlari. "Leklanche hujayrasi". Olingan 2007-01-09.
  9. ^ Kalvert, Jeyms B. "Elektromagnit telegraf". du.edu. Olingan 2007-01-12.
  10. ^ "Tijorat galvanik elementlari: Leklanxe quruq hujayra". Olingan 2017-12-26.

Bibliografiya

  • Amaliy elektr energiyasi W. E. Ayrton va T. Mather tomonidan, Cassell and Company tomonidan nashr etilgan, London, 1911, 188-193 betlar.