Мөнгөн усны эс ба диафрагмын эсийн гол ялгаа нь мөнгөн усны эс нь диафрагмын эстэй харьцуулахад илүү их хүчдэл, илүү их энерги шаарддагт оршино.
Бид мөнгөн усны эс, диафрагмын эс, мембран эсийг ашиглан хлор, идэмхий натри үйлдвэрлэх боломжтой. Бүх аргуудын үндэс нь натрийн хлоридын уусмалыг электролиз болгох явдал юм.
Мөнгөн ус гэж юу вэ?
Мөнгөн усны эс буюу мөнгөн усны батарей нь дахин цэнэглэдэггүй цахилгаан химийн батерей юм. Бид үүнийг үндсэн эс гэж ангилж болох ба мөнгөн усны ислийн батерей, товчлуурын эс, Рубен-Маллори гэж нэрлэдэг. Ихэвчлэн мөнгөн усны батерей нь шүлтлэг электролит дэх мөнгөн усны исэл ба цайрын электродуудын хоорондох урвалыг ашигладаг. Мөнгөн усны эсийн хүчдэл бараг тогтмол хэвээр байх үед 1.35 вольт байна. Энд багтаамж нь ижил хэмжээтэй цайр-нүүрстөрөгчийн батерейгаас хамаагүй их юм. Өмнө нь ч эдгээр батерейг цаг, сонсголын аппарат, камер, тооны машинд товчлуур болгон ашиглаж ирсэн.
Мөнгөн усны эсийн катод нь ихэвчлэн цэвэр мөнгөн усны (II) исэл эсвэл мөнгөн усны (II) оксидын манганы давхар ислийн холимог юм. Гэсэн хэдий ч мөнгөн усны исэл нь дамжуулагч биш юм. Тиймээс бид мөнгөн усыг том дусал болгон цуглуулахаас сэргийлэхийн тулд бал чулууг холих хэрэгтэй. Үүнээс гадна энэ эсийн анод нь үндсэндээ цайраар хийгдсэн бөгөөд электролитээр дэвтээсэн сүвэрхэг материалын цаасаар дамжуулан катодоос тусгаарлагддаг. Үүнийг бид давсны гүүр гэж нэрлэдэг. Түүнчлэн мөнгөн усны эсийн электролит нь натрийн гидроксид эсвэл калийн гидроксид юм.
Мөнгөн усны эсийн цахилгаан шинж чанарыг авч үзэхэд хэрэв катод нь мөнгөн усны исэл бол тэдгээр эсүүд нь эсийн ашиглалтын сүүлийн 5% хүртэл хүчдэлийг 1.35 В-д барьж чадах маш тэгш урсах муруйтай байдаг. Түүнээс гадна бага ачаалалтай үед хүчдэл хэдэн жилийн турш 1% дотор хэвээр байна. Нөгөөтэйгүүр, мөнгөн усны исэл ба манганы давхар ислийн катодтой мөнгөн усны эсүүд нь 1.4 В гаралттай ба илүү налуу урсах муруйтай.
Дафрагмын эс гэж юу вэ?
Диафрагмын эс нь натрийн хлоридын давсны уусмалаас натрийн гидроксид болон хлорыг үйлдвэрлэхэд хэрэгтэй электролитийн эс юм. Диафрагмын эс нь ус нэвчүүлэх диафрагмаар дамжуулан анодын хэсгээс катодын хэсэг рүү давсны уусмал (анод руу оруулсан) урсдаг. Энэ процесст анодын талбайг катодын хэсгээс нэвчдэг диафрагмаар тусгаарладаг. Гэсэн хэдий ч диафрагмын эс нь эрчим хүчний хэмнэлт багатай, байгаль орчинд ээлтэй, бүтээгдэхүүний цэвэршилт багатай байдаг. Энэ эстэй харьцуулахад мембран эс нь оновчтой процесс юм.
Ерөнхийдөө диафрагмын эсийг асбест ба полимерийн сүвэрхэг хольцоор хийдэг. Эсийн доторх уусмал нь энэ материалыг анодын тасалгаанаас катодын тасалгаа руу нэвчиж болно. Бид энэ эсийг натрийн хлоридын уусмалын электролизээс хлор авахын тулд ашиглаж болно. Анод нь ихэвчлэн титан, катод нь ган байдаг. Хлор нь анодоос, устөрөгч нь катодоос гардаг. Цаашилбал, катодоос гарч буй уусмал нь натрийн хлоридоор бохирдсон натрийн гидроксидын уусмал юм. Шингэний урсгал нь зөвхөн анодоос катод руу дамжихын тулд анодын тасалгаанд үргэлж илүү шингэн байдаг.
Мөнгөн ус ба диафрагмын эсүүд юугаараа ялгаатай вэ?
Мөнгөн усны эс ба диафрагмын эс нь хлор болон идэмхий натри үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох гурван үндсэн эсийн хоёр юм. Мөнгөн усны эс ба диафрагмын эсийн гол ялгаа нь мөнгөн усны эс нь диафрагмын эстэй харьцуулахад илүү их хүчдэл, илүү их энерги шаарддаг явдал юм. Мөнгөн усны эс нь ихэвчлэн цэвэр мөнгөн усны (II) исэл эсвэл мөнгөн усны (II) оксидын манганы давхар ислийн холимогоос бүрдсэн цайрын анод ба катодтой байдаг. Харин диафрагмын эс нь титан анод болон ган катодтой.
Доорх инфографик нь мөнгөн усны эс ба диафрагмын эсийн ялгааг зэрэгцүүлэн харьцуулахын тулд хүснэгт хэлбэрээр үзүүлэв.
Хураангуй – Мөнгөн ус эс ба диафрагмын эс
Мөнгөн усны эс ба диафрагмын эсүүд нь бидний хлор болон идэмхий натри үйлдвэрлэхэд ашиглаж болох хоёр эс юм. Мөнгөн усны эс ба диафрагмын эсийн гол ялгаа нь мөнгөн усны эс нь диафрагмын эстэй харьцуулахад ихэвчлэн илүү их хүчдэл, илүү их энерги шаарддаг явдал юм.
