鋅-空氣系統

鋅空氣系統是用活性炭吸附空氣中的氧或純氧作為正極活性物質，以鋅為負極，以氯化銨或苛性鹼溶液為電解質的一種原電池系統。分為中性和鹼性兩個體系的鋅空氣系統。

基本介紹

• 中文名：鋅-空氣系統
• 外文名：zinc air system
• 正極和負極：氧氣、鋅
• 領域：化學能源利用

系統構成

糊狀的鋅粉在陽極端，起催化作用的碳在陰極。電池殼體上的孔可讓空氣中的氧進入腔體附著在陰極的碳上。同時，陽極的鋅被氧化，這與小型銀氧或汞氧電池的化學反應類似。

陰極——是起催化作用的碳從空氣中吸收氧。

陽極——是鋅粉和電解液的混合物，成糊狀。

電解液——高濃度的氫氧化鉀水溶液。

隔離層——用於隔離兩級間固體粉粒的移動。

絕緣和密封襯墊——尼龍材料。

電池外表面——鎳金屬外殼，具有良好的防腐性的導體。

類型

主要有4種類型。①中性鋅-空氣系統：結構與鋅錳圓筒形電池的類同，也採用氯化銨與氯化鋅為電解質，只是在炭包中以活性炭代替了二氧化錳，並在蓋上或周圍留有通氣孔，在使用時打開；②紐扣式鋅-空氣系統：結構與鋅銀扣式電池基本相同，但在正極外殼上留有小孔，使用時可打開；③低功率大荷電量的鋅空氣濕電池：將燒結或粘接式活性炭電極和板狀鋅電極組合成電極組浸入盛有氫氧化鈉溶液的容器中；④高功率鋅-空氣系統：一般是將薄片狀粘結式活性炭電極裝在電池外壁上，將鋅粉電極裝在電池中間，兩者之間用吸液的隔膜隔離，上口裝有注液塞。使用時注入氫氧化鉀溶液。這種電池便於攜帶。低功率鋅空氣濕電池和高功率鋅-空氣系統屬於臨時激活型，活性炭電極能反覆使用，因而電池在耗盡電荷量以後，只要更換鋅電極和鹼液，就可重複使用。

鋅空氣電池

反應原理

陽極： Zn + 2OH^–→ ZnO + H₂O + 2e^–

陰極： O₂+ 2H₂O + 4e^–→ 4OH^–

綜合： 2Zn + O₂→ 2ZnO

通常這種反映產生的電壓是1.4伏，但放電電流和放電深度可引起電壓變化。空氣必須能不間斷地進入到陰極，在陰極殼體上開有小孔以便氧氣源源不斷地進入才能使電池產生化學反應。

電池使用

鋅空電池保存的關鍵在封條，除非電池準備立刻使用，否則不能取下電池陰極封條。模擬試驗表明，在室溫條件下，存放一年後電量下降到95%，存放兩年後電量下降到90%，存放四年後電量仍有85%。撕下封條後，電池被激活並開始工作，在室溫環境並不接負載時，根據不同的電池大小規格，3到12周后電池電量下降50%，超過20周電量下降到0-10%。因此鋅空電池適用於在很少幾周內耗用完電池的場合。如果一旦鋅空電池的封條被撕下，空氣就進入內部激活電化學反應，此時即使再貼上封條，電化學反應也會繼續下去直到電量耗盡。