«Современные химические источники тока»

Система Zn ½ KOH ½ HgO

Ртутно-цинковые (РЦ) элементы были разработаны в годы Второй мировой войны. Широко выпускаются до сих пор, в том числе для питания различной портативной электроники. В качестве электролита используется 40% раствор КОН (им пропитан сепаратор). Катодная полуреакция имеет вид

HgO + H2O + 2e = Hg + 2OH -

Анодная полуреакция на цинке та же самая, что и в других щелочных системах

Zn + 2OH - = Zn(OH)2¯ + 2e или Zn + 2OH - = ZnO¯ + H2O + 2e

Суммарная токообразующая реакция

Zn + HgO = ZnO + Hg

Ртутно-цинковые элементы имеют очень стабильное НРЦ, точно равное ЭДС = 1.352 ± 0.002 В, которое почти не зависит от степени разряженности и от температуры. Поэтому эти элементы применяются также как эталоны напряжения.

Элементы выпускаются в виде герметичных элементов малой емкости – от 0.05 А×ч до 15 А×ч. Конструкция дисковая (пуговичная). Активная масса положительного электрода состоит из красной модификации HgO, смешанной для электропроводности с 5 – 15 масс.% графита. Активная масса отрицательного электрода – спрессованный порошок цинка. Элементы выпускают анодноограниченными, т. е. HgO находится в избытке (для безопасности при переразряде). Разрядные характеристики хорошие.

Разрядные характеристики Zn/HgO элемента при разной токовой нагрузке (схематично).

Ртутно-цинковые элементы рассчитаны на длительный разряд малыми токами. Основные достоинства – 100% использование активных веществ, малогабаритность, очень высокая стабильность разрядного напряжения, довольно высокая удельная энергия (100 – 120 Вт×ч/кг) и самая высокая среди традиционных ХИТ объемная удельная энергия (400 – 500 Вт×ч/л). Последнее достигается за счет высокой плотности материалов и плотной сборки. Высокая сохраняемость – 5 – 10 лет при обычной температуре. Недостатки – высокая стоимость и токсичность ртутного сырья.