Studiu de specialitate – „Celule zinc-carbon (Leclanché)”


Autor: prof. Dorin Sabou
Colegiul Tehnic „Aurel Vlaicu”, Baia Mare

O celulă zinc-carbon este încapsulată într-o carcasă de zinc care constituie totodată şi terminalul negativ. A fost dezvoltată pe baza celulei Leclanché, care spre deosebire de celulele zinc-carbon moderne avea electrolitul sub formă lichidă. Terminalul pozitiv este constituit dintr-o bară de carbon, care are doar rolul colectării curentului şi care nu participă la reacţiile chimice. Această bară este înconjurată de o mixtură de dioxid de mangan, substanţă activă care şi formează catodul, îmbogaţită cu praf de carbon, pentru creşterea conductivităţii electrice. Electrolitul folosit este o pastă de clorură de amoniu dizolvată în apă. Există o variantă îmbunătăţită care foloşeste ca electrolit clorura de zinc.
Celulele (bateriile) zinc-carbon sunt cele mai ieftine celule primare, şi de aceea sunt alegerea preferată a producătorilor care vând diverse aparate electrice cu baterii incluse. Sunt în general apelate ca “baterii de uz general”, în timp ce bateriile cu clorură de zinc sunt denumite “Heavy duty”, adică sunt destinate unor sarcini mai grele. Aceste baterii au fost primele baterii uscate comercializate şi au făcut posibilă apariţia lanternelor şi a multor altor aparate electrice portabile, oferind avantajul că puteau funcţiona în orice poziţie.
Ele pot alimenta aparate cu consum redus sau intermitent de curent cum ar fi telecomenzile, lanternele, ceasurile, aparatele de radio, jucării etc. Sunt înlocuite din ce în ce mai mult de bateriile alcaline, mai performante sau de acumulatori, în general cei de tipul NiMh. Acest tip de baterii aveau o pondere (ca număr de bucăţi) de 6% din totalul bateriilor primare vândute în Japonia în 2011[1], de 7% în Elvetia în anul 2008[2], de 20% în UK în anul 2006[3] şi de 18% pe ansamblul UE în anul 2010[4].
Istoric
Inventată în 1866, celula Leclanché umedă a fost realizată începând cu 1876 folosindu-se un bloc compactat de dioxid de mangan. În 1886, Carl Gassner a patentat versiunea “uscată” a acestei baterii utilizând un recipient din zinc ca anod şi realizând electrolitul sub formă de pastă, (cu gips sau făină de grâu), împiedicând astfel scurgerea acestuia. În 1898, Conrad Hubert a utilizat bateriile fabricate de către H. Lawrence pentru a alimenta prima lanternă[5]. În 1900 Gassner a prezentat la Expoziţia Universală de la Paris lanterna portabilă alimentată cu baterii zinc-carbon uscate. De-a lungul secolului XX au fost aduse îmbunătăţiri continue capacităţii şi stabilităţii chimice a bateriilor zinc-carbon, ajungându-se la o creştere de peste patru ori a duratei de utilizare şi a celei de păstrare faţă de cele echivalente din anul 1910 [6]. (fragment)