Химия и Химики № 1 2015. Гальванический элемент

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Батарейка "Марс" (старый марганцево-цинковый элемент)

Когда соседи перебирали запчасти к масс-спектрометру, кроме прочих вещей (в своем большинстве ненужных) нашлась батарейка "Марс" 1972 года выпуска - т.е. этой батарейке исполнилось 42 года!

Батарейка представляет собой марганцево-цинковый элемент (элемент Лекланше), который был широко распространен в 1970-1980 гг. Тогда подобные батарейки использовались в фонариках, радиоприемниках и других электрических приборах с автономным питанием. Очень часто марганцево-цинковые батарейки были единственными батарейками, которые продавались в магазинах. Других батареек либо не было вообще, либо они попадались, но редко.

Обычно марганцево-цинковые батарейки имели форму цилиндров или прямоугольников. В народе первые называли "круглая батарейка", вторые - "квадратная батарейка". Круглая батарейка давала напряжение 1.5 В, квадратная - 4.5 В (поскольку внутри ее находились три круглые батарейки).

Отрицательным электродом (анодом) в марганцево-цинковом элементе служит цинковый стаканчик, положительным электродом (катодом) - диоксид марганца (пиролюзит, перекись марганца), который смешан с графитовым порошком, в центре батарейки расположен угольный стержень. Электролит - раствор хлорида аммония (с добавкой хлорида цинка), который находится в пастообразном состоянии. В качестве загустителя для электролита служит крахмал или мука.

В процессе работы батарейки расходуется цинк (восстановитель) и диоксид марганца (окислитель):

Zn⁰ = Zn²⁺ + 2e^-

2MnO₂ + 2H₃O⁺ + 2e^- = 2MnO(OH) + 2H₂O

Существенным недостатком данного гальванического элемента является коррозия цинкового стаканчика [K1]. Нередко эта коррозия была сквозной, что приводило к повреждению контактов и других частей электрических приборов (вследствие вытекания электролита).

Отличительной особенностью марганцево-цинковых батареек было то, что "севшую" батарейку часто можно было заставить еще некоторое время работать, постучав по ней чем-то тяжелым. Дело в том, что в процессе разрядки цинковый стаканчик покрывается изнутри слоем хлорида диамминцинка [Zn(NH₃)₂]Cl₂, что увеличивает внутреннее сопротивление батарейки. Постукивая по батарейке, можно механически разрушить эту пленку и временно восстановить работоспособность батарейки (важно только не перестараться и не повредить сам цинковый стаканчик).

Другой способ разрушить мешающую пленку на поверхности цинка - подействовать на батарейку переменным током особой формы. Если честно, я прочел про этот способ в интернете (т.е. когда батарейки данного типа почти вышли из употребления), а во времена, когда все активно пользовались марганцево-цинковыми батарейками, я про него не слышал. Вынуть "севшую" батарейку из радиоприемника и постучать по ней камнем - это другое дело. В полевых условиях - то, что надо. Разумеется, такой способ помогал не всегда.

Значительно позже я (по наивности) пытался стучать по корпусам севших никель-металлгидридных аккумуляторов, которые имеют очень неприятное свойство садиться во время полевых съемок химических экспериментов. Разумеется, постукивание не давало никакого положительного эффекта - так можно только повредить никель-металлгидридный аккумулятор.

Иногда марганцево-цинковые батарейки выходили из строя из-за того, что пересыхал электролит. Обычно это случалось при долгом хранении. Такую батарейку можно было реанимировать, вколов в нее воду или слабый раствор соляной кислоты при помощи шприца (важно было потом это отверстие как следует заделать).

Вернемся к нашей батарейке. Коллега взял тестер и решил померить ее напряжение. Оказалось, что напряжение все еще 1.55 В - как и указано на корпусе. Напомню, батарейке исполнилось 42 года (!).

На следующий день решил все это сфотографировать. Подключил тестер - напряжение, как и вчера, 1.55 В. Померил ток - 5.55 мА (0.006 А). Мало. Снова переключил тестер на измерение напряжения. Оказалось, что после нескольких "фотосессий с тестером" напряжение батарейки упало до 1.46 В, что не удивительно, учитывая возраст батарейки.

В заключение приведу фотографии еще одной старой батарейки - "Крона" ("Корунд"). Эта батарейка шла в комплекте к дозиметру "Белла". Когда фотографировал, не догадался посмотреть дату выпуска. Скорее всего - вторая половина восьмидесятых (после Чернобыля - когда дозиметры получили массовое распространение в Украине).

Данная батарейка состоит из 6 щелочных элементов и способна была давать напряжение около 9 В. Вскрыть полиэтиленовую упаковку и подключить батарейку я даже не пытался, т.к. она сохранилась плохо - явно "потекла".

Комментарии

^К1 Часто заметная коррозия цинкового стаканчика происходила уже до продажи - сказывалась низкая чистота цинка производства СССР. Впрочем, советским людям выбирать не приходилось. Нередко даже в крупных городах было невозможно купить батарейку нужного типа. Особенно почему-то было заметно отсутствие "пальчиковых" батарей (по международной классификации типоразмера АА). Естественно, что когда они появлялись в продаже, люди их закупали впрок. Каково же бывало разочарование, когда через полгода хранения элементы начинали подтекать...