Преглед на кода на Цинково-въздушна батерия

[[Файл:Zinc-air-battery-types.gif|мини|Типове цинково-въздушни батерии за захранване на [[слухов апарат|слухови апарати]]:<br />Синя (675), PR44, 11,56&nbsp;mm × 5,33&nbsp;mm<br />Оранжева (13), PR48, 7,80&nbsp;mm × 5,35&nbsp;mm<br />Кафява (312), PR41, 7,80&nbsp;mm × 3,45&nbsp;mm<br />Жълта (10), PR70, 5,80&nbsp;mm × 3,60&nbsp;mm]]

'''Цинково-въздушната батерия''' представлява първичен източник на ток, т.е. еднократна електрическа батерия, напрежението на която теоретично е максимум 1,60 V и се създава чрез реакция между [[цинк]] и [[кислород]]. На практика обаче постижимото напрежение при разтоварване е само 1,35 до 1,4 V, тъй като намаляването на кислорода в катода е силно възпрепятствано. Следователно цинково-въздушните батерии са в същия диапазон на напрежение като батериите с живачен оксид, които вече не се произвеждат и са ги заменили, когато се използват в слухови апарати. Цинк-въздушната батерия е разработена главно поради липсата на суровини след [[Втората световна война]]. Днес, под формата на [[миниатюрна батерия]], тя предлага оптимално захранване за аналогови и цифрови слухови апарати благодарение на нейната особено висока [[енергийна плътност]] и почти хоризонтална крива на разряд. Произвежда се и в по-голяма форма за [[електропастир|огради под напрежение]] и като батерии за фенери с особено висок капацитет. По време на [[Втората световна война]] са произвеждани и като [[Плоска батерия|плоски батерии]].<ref>[https://foursquare.com/v/dokumentationszentrum-nszwangsarbeit/4e1d72b7091a123d52be2674 Documentation Center for NS Forced Labor]</ref>

След като разработката на [[горивна клетка|горивни клетки]] довежда до създаването на високоеластични газодифузни електроди под формата на фолио, стават възможни и въздушно-цинковите акумулатори.<ref>Hamann, Vielstich: ''Elektrochemie.'' 1998, S. 497.</ref>

== Разреждане ==
В цинково-въздушната батерия цинкът се окислява с атмосферен кислород в алкален [[електролит]] до [[оксид]] или [[хидроксид]] и освободената енергия се използва като електрическа. Протичат следните реакции:

{| class="wikitable"
 !
 ![[Химично уравнение]]<ref name="duracell.com">[https://web.archive.org/web/20110710160138/http://www1.duracell.com/oem/primary/Zinc/zinc_air_tech.asp Duracell: Zinc–air Technical Bulletin]. duracell.com</ref>
 |-
 |[[Анод]]
 |<math>\mathrm{2\ Zn + 8\ OH^- \to 2\ Zn(OH)_4^{2-} + 4\ e^-}\quad (\mathrm{E^ 0} = -1{,}199\,\mathrm{V})</math><br /><small>Окисление / освобождаване на електрони</small>
 |-
 |[[Електролит]]
 |<math>\mathrm{2\ Zn(OH)_4^{2-} \to 2\ ZnO + 2\ H_2O + 4\ OH^-}</math>
 |-
 |[[Катод]]
 |<math>\mathrm{O_2 + 2\ H_2O + 4\ e^- \to 4\ OH^-}\quad (\mathrm{E^ 0} = 0{,}401\,\mathrm{V})</math><br /><small>Редукция / поглъщане на електрони</small>
 |-
 |Обща реакция
 |<math>\mathrm{2\ Zn + O_2 + 2\ H_2O \to 2\ Zn(OH)_2}\quad (\Delta U = 1{,}6\,\mathrm{V})</math><br /><small>[[Редокс]] / клетъчна реакция</small>
 |-
 |}

Порите на газодифузионния електрод трябва да се намокрят с електролит, за да се осигури голяма реакционна повърхност за преобразуване на кислорода на трифазната граница. „Сърцето“ на газодифузионния електрод е активен слой с дебелина около 1 mm, който има проводим носещ материал, изработен от фино раздробен въглерод, върху който е приложен катализатор от страна на електролита за ускоряване на кислородната редукция и окисляването на хидроксида.

При новите батерии входният отвор за атмосферния кислород обикновено е запечатан с езиче, така че [[Окислително-редукционни процеси|редокс реакциите]] започват само когато това уплътнение се отстрани. Поради това цинково-въздушните батерии се характеризират с дълъг срок на годност, но обикновено трябва да се изразходват в рамките на няколко седмици след отстраняването на уплътнението.
[[Файл:Zinc air cell.jpg|мини|Разрез на батерия]]
[[Файл:Animation of zinc air cell 1100.gif|мини|Анимация на работата на цинково-въздушна клетка]]

== Зареждане ==
{| class="wikitable"
 !
 !Химично уравнение
 |-
 |[[Анод]]
 |<math>\mathrm{4\ OH^- \to O_2 + 2\ H_2O + 4e^-}</math><br /><small>[[Окисление]] / освобождаване на електрони</small>
 |-
 |[[Катод]]
 |<math>\mathrm{2\ ZnO + 2\ H_2O + 4\ e^- \to 2\ Zn + 4\ OH^-}</math><br /><small>[[Редукция (химия)|редукция]] / поглъщане на електрони</small>
 |-
 |Обща реакция
 |<math>\mathrm{2\ Zn(OH)_2 \to 2\ Zn + O_2 + 2\ H_2O}</math><br /><small>[[Редокс]] / клетъчна реакция</small>
 |-
 |}

Презареждането може да бъде постигнато, ако реагиралият метал се замени механично, което е вариант на горивна клетка с твърдо гориво. Такива системи са тествани за тяхната пригодност в електрически превозни средства от 70-те години на миналия век, но все още не са успели да се докажат.

Електрическото презареждане би било по-малко сложно и следователно по-удобно за потребителя. Цинковият електрод може да бъде презареден във воден алкален електролит; обаче се образуват [[дендрит (кристал)|дендрити]], които водят до къси съединения. Освен това трябва да се използва бифункционален, порест газодифузионен електрод. Бифункционален означава, че трябва да може да редуцира атмосферния кислород и да окислява разрядния продукт (OH<sup>−</sup>) на трифазната граница между твърдия електрод и течния електролит и газовото пространство.

== Видове ==
В момента най-често срещаните типове са 13 (оранжев), 312 (кафяв) и 10 (жълт), които се използват основно в [[слухов апарат|слухови апарати]].

{| class="wikitable"
! Номер (тип) || Цветно означение || [[Международна електротехническа комисия|IEC]] || [[ANSI]] || [[Renata]] || [[Varta]] || [[Duracell]] || Диаметър × височина || [[Амперчас]]ове (ориентировъчно) || [[Електрическо напрежение|Напрежение]]
|-
| 675 || style="background:#66ccFF;" | синьо || PR44 || 7003ZD || ZA675 || V675A || DA675 || 11,56&nbsp;mm × 5,33&nbsp;mm || 600 mAh || 1,4 V
|-
| 13 || style="background:orange;" | оранжево || PR48 || 7000ZD || ZA13 || V13A || DA13 || 7,80&nbsp;mm × 5,35&nbsp;mm || 290 mAh || 1,4 V
|-
| 312 || style="background:brown;" | кафяво || PR41 || 7002ZD || ZA312 || V312A || DA312 || 7,80&nbsp;mm × 3,45&nbsp;mm || 160 mAh || 1,4 V
|-
| 10 || style="background:#FFFF00;" | жълто || PR70 || 7005ZD || ZA10 || V10A || DA230 || 5,80&nbsp;mm × 3,60&nbsp;mm || 90 mAh || 1,4 V
|-
| 5 || style="background:#FF0000;" | червено || PR63 || || ZA5 || || || 5,80&nbsp;mm × 2,16&nbsp;mm || 35 mAh || 1,4 V
|-
|}

== Източници ==
<references />

== Литература ==
* Carl H. Hamann, Wolf Vielstich: ''Elektrochemie.'' 3., vollständig überarbeitete Auflage. WILEY-VCH Verlag GmbH, Weinheim 1998, ISBN 3-527-27894-X.

== Външни препратки ==
{{columns-list|colwidth=22em|
* [https://web.archive.org/web/20060812091528/http://www.electric-fuel.com/evtech/index.shtml Zinc–air powered buses]
* [http://www.efbpower.com/downloads/UAVbro2.pdf Zinc–Air Batteries for UAVs and MAVs]
* [http://www.powerstream.com/BatteryFAQ.html Reaction to ZnO shown in hydrated form Zn(OH)2]
* [https://web.archive.org/web/20060314164528/http://www.fctec.com/fctec_types_zafc.asp Zinc–air fuel cell]
* [https://web.archive.org/web/20090127030703/http://www.duracell.com/oem/primary/Zinc/zinc_air_tech.asp Duracell technical bulletin (suppliers of zinc–air hearing aid batteries)]
* [http://members.iinet.net.au/~fotoplot/accbatcc.htm Overview of batteries]
* [https://web.archive.org/web/20101227101957/http://www.batteriesdigest.com/metal_air.htm Metal Air Batteries]
}}
[[Категория:Галванични елементи]]
[[Категория:Акумулатори]]
[[Категория:Цинк]]