Akumulator cynkowo-powietrzny – rodzaj akumulatora elektrycznego, opartego na ogniwach galwanicznych zbudowanych z elektrody cynkowej, porowatej membrany z węgla aktywnego oraz stężonego roztworu wodnego wodorotlenku potasu, KOH (rzadziej NaOH), spełniającego rolę elektrolitu.
Akumulator cynkowo-powietrzny jest stosunkowo nowym typem akumulatora, będącym wciąż w fazie badań. Budowa jest zbliżona do jednorazowych ogniw cynkowo-powietrznych, stosowanych masowo jako źródło prądu w aparatach słuchowych i urządzeniach przywoławczych.
Konstrukcja i działanie Klasyczny akumulator cynkowo-powietrzny składa się z zestawu wymiennych elektrod cynkowych oraz porowatej membrany z węgla aktywnego, będącego jednocześnie przegrodą między elektrolitem a powietrzem atmosferycznym.
Każde ogniwo generuje siłę elektromotoryczną równą 1,65 V.
Moc pojedynczego ogniwa zależy od sumarycznej powierzchni elektrod cynkowych.
Rozładowanie W ogniwie tym, w trakcie poboru prądu zachodzą następujące reakcje chemiczne na elektrodach:
elektroda ujemna, będąca w tej reakcji anodą (utlenianie): ε0 = −1,25 V
elektroda dodatnia, będąca w tej reakcji katodą (redukcja): ε0 = 0,4 V
sumarycznie: ε0 = 1,65 V
Niepożądaną reakcją uboczną jest nieodwracalna korozja cynku z wydzieleniem wodoru:
Katodą w procesie rozładowania jest atmosferyczny tlen, absorbowany na membranie z węgla aktywnego i ulegający reakcji w kontakcie ze środowiskiem elektrolitu. Stan całkowitego rozładowania akumulatora polega na całkowitym przekształceniu elektrody cynkowej w wodorotlenek cynku.
Akumulator ten pracuje w systemie otwartym, tj. do jego pracy wymagany jest dostęp powietrza.
Ładowanie W trakcie ładowania zachodzą takie same reakcje w przeciwnym kierunku. Na elektrodzie ujemnej, która w tym procesie jest katodą, osadza się cynk metaliczny, a na elektrodzie dodatniej (anodzie) wydziela się tlen.
W procesie ładowania z akumulatora jest uwalniany tlen.
Wydajność Akumulatory te potrafią zgromadzić 2–3 razy więcej energii niż najpopularniejsze w 2006 r. akumulatory litowo-polimerowe. Sprawność akumulatora zależy od powierzchni kontaktu tlenu z elektrodą węglową oraz wielkości elektrody cynkowej (większa powierzchnia ułatwia wymianę elektronów z elektrolitem).
Zalety wysoka gęstość energii na kg masy akumulatora tanie surowce do produkcji niski poziom samorozładowania zabezpieczonego akumulatora (<2%/rok) możliwość poboru dużych prądów w przypadku rozładowania akumulatora możliwe „mechaniczne naładowanie” poprzez wymianę zużytej katody cynkowej na nową
Wady słaba odporność na skrajne temperatury oraz wilgoć negatywny wpływ CO2 zwiększający opór wewnętrzny akumulatora wysoki poziom samorozładowania niezabezpieczonego akumulatora (tj. przy dostępie powietrza) higroskopijność akumulatora wysoki opór wewnętrzny podczas poboru dużych prądów
Przypisy
Cynkowo-powietrzny Kategoria:Cynk