Cıva pil

Cıva pil

Cıva pil şarj edilemeyen bir elektrokimyasal pil, birincil bir pildir. Cıva pilleri, alkalin bir elektrolit içinde merkürik oksit ile çinko elektrotları arasında bir reaksiyon kullanır. Deşarj sırasındaki voltaj 1.35 Volt'ta pratik olarak sabit kalır ve kapasitesi benzer şekilde boyutlandırılmış çinko karbon pilinden daha fazladır. Cıva pilleri saatler, işitme cihazları, kameralar ve hesap makineleri için düğme pilleri biçiminde ve diğer uygulamalar için daha büyük formlarda kullanıldı.

II. Dünya Savaşı sırasında ve sonrasında bir süre cıva ile yapılan piller taşınabilir elektronik cihazlar için popüler bir güç kaynağı haline geldi. Zehirli cıva içeriği ve atılmasına ilişkin çevresel kaygılar nedeniyle birçok ülkede cıva pil satışı yasaklandı. Hem ANSI hem de IEC cıva pilleri için standartlarını geri çekti.

Tarihi

Cıva oksit-çinko pil sistemi 100 yıldan daha önce biliniyordu, ancak Samuel Ruben'in metal dedektörleri, mühimmat ve telsiz gibi askeri uygulamalarda kullanışlı dengeli bir cıva hücresi geliştirdiği 1942 yılına kadar yaygın şekilde kullanılmadı. Pil sistemi uzun raf ömrü (10 yıla kadar) ve sabit voltaj çıkışı avantajlarına sahipti. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra pil sistemi, kalp pilleri ve işitme cihazları gibi küçük elektronik cihazlar için yaygın olarak uygulanmıştır.

Cıva oksit pilleri, işitme cihazları ve elektrikli kol saatleri için kullanılan minyatür düğme hücrelerinden, taşınabilir elektronik cihazlar için kullanılan silindirik tiplerden, transistörlü radyolar için kullanılan dikdörtgen pillerden ve geniş çoklu paket paketlerinden yapıldı.

Kimyasal özellikleri

Cıva pilleri, saf cıva (II) oksit (HgO) - cıva asidi olarak da adlandırılır - veya katot olarak Mangan dioksit (MnO₂) ile HgO karışımı kullanırlar. Mercurik oksit iletken değildir, bu nedenle bazı grafitler karıştırılır; grafit ayrıca cıvanın büyük damlalar hâlinde toplanmasını önlemeye yardımcı olur. Katottaki yarı tepki şu şekildedir:

HgO + H₂O + 2 e⁻ → Hg + 2OH⁻

Anot çinko (Zn) malzemeden üretilir ve elektrolit ile ıslatılmış bir katman kâğıt veya gözenekli katotla katodtan ayrılır; Bu bir tuz köprüsü olarak bilinir. Anotta iki yarı reaksiyon meydana gelir. Birincisi bir elektrokimyasal tepki aşamasından oluşur:

Zn + 4 OH⁻ → Zn(OH)₄⁻² + 2e⁻

Ardından kimyasal reaksiyon aşaması:

Zn(OH)₄⁻² → ZnO + 2 OH⁻ + H₂0

Genel bir anot yarı tepkimesine neden olur:

Zn + 2 OH⁻ → ZnO + H₂0 + 2 e⁻

Pil için genel tepki şu şekildedir:

Zn + HgO → ZnO + Hg

Başka bir deyişle, deşarj sırasında çinko, çinko oksit (ZnO) haline dönüşürken oksitlenir (elektron kaybeder), cıva oksidi azaltılır (elektron kazanır), elemental cıva oluşur. Ömrünün sonunda hidrojen gazının gelişimini önlemek için hücrenin içine fazladan bir miktar cıva oksit konur.

Bir elektrolit olarak sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit kullanılır. Sodyum hidroksit hücreleri, düşük deşarj akımlarında neredeyse sabit voltaja sahiptir ve bu sayede işitme cihazları, hesap makineleri ve elektronik saatler için ideal olurlar. Potasyum hidroksit hücreleri, daha yüksek akımlarda sabit voltaj sağladı ve bu sayede akım dalgalanmaları gerektiren uygulamalar için uygun hale getirildi. Potasyum hidroksit hücreleri aynı zamanda daha düşük sıcaklıklarda daha iyi performansa sahiptir. Cıva hücreleri 10 yıla kadar çok uzun bir raf ömrüne sahiptirler.