Оскільки довелося нам жити в 21 столітті, з батарейками ми стикаємося щодня - в пульті дистанційного керування телевізором, в брелоку протвоугонного пристрої, в електронному годиннику, в дитячих іграшках і кишенькових ліхтариках. Поступово одноразові джерела живлення витісняються акумуляторні батареї, але списувати з рахунків їх поки рано.
У цій статті ми покопатися в нутрощах найпоширенішого типу одноразових джерел живлення - лужних (алкалінових) марганцево-цинкових батарейок. З'явилися лужні батарейки десь в середині минулого століття, і досить швидко потіснили використовувалися тоді сольові оскільки хоча і були дорожче, але при цьому забезпечували віддачу енергії майже на порядок більше.
Будь-хімічне джерело струму містить в собі три обов'язкові компоненти - два електроди, з яких знімається напруга і агресивне середовище - електроліт. Для економії місця і одночасному збільшенні площі поверхні взаємодії один з електродів зазвичай виповнюється у вигляді порошку. У лужної батарейці це анод - негативний електрод - з порошку цинку. В якості електроліту застосовуються концентровані розчини калієвої або натрієвої лугу (KOH, NaOH) з добавками ZnO. Іноді роль електроліту виконує луг літію - LiOH. Щоб електроліт, будучи рідиною по суті, не витікав з батарейки, він загущувальну природними або синтетичними полімерними сполуками.
При реакції анода з лугом цинковий корпус поступово в ній розчиняється. На початку процесу розряду відбувається окислення цинку з утворенням цинкату ZnO2 2 - (або Zn (OH) 4 2 -). Після насичення розчину електроліту цинкати, починається вторинний процес:
Zn + 2OH- в † 'Zn (OH) 2 + 2е- (Згодом гідроксид цинку розкладається на ZnO і Н2О)
1-катод, 2-сепаратор з електролітом, 3-корпус, 4-футляр, 5-токоотвод, 6-анод, 7-дно, 8-прокладка
Роль позитивного електрода виконує порошковий діоксид марганцю МnО2. змішаний з вугільним порошком (для збільшення електропровідності), електролітом і загустителем. Отримана паста пресується до внутрішньої поверхні нікельованого сталевого корпусу батарейки. При розряді батарейки діоксид марганцю відновлюється до метагидроксид марганцю - МnООН. Це процес необхідний, щоб видалити з електроліту надлишок іонів ОН але результатом його є поступове обволакивания зерен діоксиду марганцю метагидроксид, що тягне за собою дострокове припинення служби батарейки. Щоб пасти не змішувалися, між ними прокладають тонкий нетканий матеріал, просочений електролітом.
Знаючи принцип роботи батарейки, можна зрозуміти чому працює шаманський метод продовження їх служби. Багато хто знає секрет, що сіла батарейку можна ненадовго привести до тями, постукавши нею об тверду поверхню. При цьому гранули діоксиду марганцю розколюються контакт відновлюється. А є ще більш варварський спосіб - пробити корпус батарейки цвяхом і занурити корпус (в повному обсязі) ненадовго в воду. В результаті вода кілька розбавить електроліт, і йому буде простіше проникнути до гранул марганцю.
Ну і в кінці зауважу, що, прижилося повсякденна назва "батарейка" для описаного вище приладу, взагалі кажучи невірно. Правильніше буде сказати "гальванічний елемент" або "елемент живлення". Бо "електрична батарея", "акумуляторна батарея" - це пристрій, що представляє собою ланцюг послідовно з'єднаних елементів. Також як в артилерії батарея складається з декількох гарматних обслуг, а батарея опалення - з декількох секцій. Втім, назва це настільки прилипло до всяких "мізинчикові", "пальчикових" і т.п. "Батареям", що злилося з ними.