بطارية أكسيد الفضة

بطارية أكسيد الفضة (رمز اللجنة الكهروتقنية الدولية: S) هي خلية أولية تستخدم أكسيد الفضة كمادة للكاثود والزنك للأنود. تحافظ هذه الخلايا على جهد اسمي ثابت تقريبًا أثناء التفريغ حتى استنفادها بالكامل. ^{[ 2 ]} وهي متوفرة بأحجام صغيرة كخلايا زرية ، حيث تكون كمية الفضة المستخدمة ضئيلة ولا تُشكل عبئًا ماليًا كبيرًا على التكلفة الإجمالية للمنتج.

تمثل بطاريات أكسيد الفضة الأولية 30% من إجمالي مبيعات البطاريات الأولية في اليابان (64 مليون بطارية من أصل 212 مليون بطارية في فبراير 2020). ^{[ 3 ]}

قام أليساندرو فولتا بصنع أول خلية أكسيد الفضة في أواخر القرن التاسع عشر. ^{[ 4 ]} وتتكون هذه الخلية من دائرة من الأكواب المملوءة بمحلول ملحي سائل، تحتوي على شرائح متناوبة من الزنك والفضة موصولة بأسلاك. ويُزعم أن 20 كوبًا من هذا النوع كانت كافية لتحليل الماء كهربائيًا . ^{[ 5 ]}

استُخدمت بطاريات أكسيد الفضة الكبيرة في الصواريخ الباليستية العابرة للقارات والأقمار الصناعية المبكرة نظرًا لنسبة الطاقة إلى الوزن العالية فيها. فعلى سبيل المثال، استُخدمت في أقمار الاستطلاع كورونا ، وكذلك في المرحلة العليا من صاروخ أجينا-دي . ^{[ 6 ]} وفي وقت لاحق، استُخدمت أيضًا في وحدة أبولو القمرية ومركبة أبولو الجوالة على سطح القمر . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

• جهد الخلية ^{[ 2 ]}
  • جهد الدائرة المفتوحة = 1.6 فولت
  • جهد التشغيل = 1.2 ~ 1.5 فولت
• كثافة الطاقة = 130 واط ساعة/كجم (60 واط ساعة/رطل) ^{[ 2 ]}
• عمر خدمة يصل إلى عدة آلاف من الساعات (تشغيل مستمر) ^{[ 9 ]}
• مستقر على الرف لعدة سنوات (يحتفظ بنسبة 90٪ من السعة الأولية) ^{[ 10 ]}

تُعدّ خلايا أكسيد الفضة بطاريات أولية، ولا تتميز بدورة شحن أو معدل شحن وتفريغ محددين. ^{[ 2 ]} مع ذلك، طوّرت وزارة الدفاع الأمريكية بطارية ثانوية باستخدام تقنية أكسيد الفضة والزنك، بسعة تصل إلى عشرات الميغاواط/ساعة . ^{[ 11 ]}

تكون خلايا أكسيد الفضة النموذجية مستقرة عند درجات حرارة أقل من 100 درجة مئوية، وعند هذه النقطة يمكن أن يحدث تسرب. ^{[ 12 ]}

تستخدم بطارية أكسيد الفضة أكسيد الفضة الأحادي كقطب موجب ( كاثود ) ، والزنك كقطب سالب ( أنود )، بالإضافة إلى محلول إلكتروليتي قلوي ، عادةً هيدروكسيد الصوديوم (NaOH) أو هيدروكسيد البوتاسيوم (KOH). يتم اختزال الفضة عند الكاثود من Ag(I) إلى Ag، ويتأكسد الزنك من Zn إلى Zn(II).

تفاعل نصف الخلية عند الصفيحة الموجبة:

${\displaystyle {\ce {Ag2O + H2O + 2e- -> 2Ag + 2OH-}}}$،${\displaystyle (E^{\circ }=+0.34{\text{ V}})}$

تفاعل نصف الخلية عند الصفيحة السالبة:

${\displaystyle {\ce {{Zn}+2OH^{-}->{\overset {Zinc~hydroxide}{Zn(OH)2}}+2e-}}}$، ${\displaystyle (E^{\circ }=-1.22{\text{ V}})}$

رد الفعل العام:

${\displaystyle {\ce {Zn + H2O + Ag2O -> Zn(OH)2 + 2Ag}}}$،${\displaystyle (E^{\circ }=+1.56{\text{ V}})}$

التفاعل الكلي (الشكل اللامائي):

${\displaystyle {\ce {{Zn}+Ag2O->[{\ce {KOH/NaOH}}]{\overset {Zinc~oxyde}{ZnO}}+2Ag}}}$

بهدف خفض تكلفة التصنيع، تتخذ معظم خلايا أكسيد الفضة المتوفرة تجاريًا شكل خلايا زرية ذات محتوى منخفض نسبيًا من الفضة. وتتبع هذه الخلايا الزرية عمومًا نفس التصميم المدمج. الجزء السفلي من الخلية هو المهبط ، ويتكون من أكسيد فضة مشبع بالجرافيت. يفصل غشاء بلاستيكي هذا الجزء عن المصعد، وهو عبارة عن مسحوق زنك مذاب في محلول إلكتروليتي قلوي. تحافظ حشية عازلة على المسافة بين القطبين، مما يسهل عملية تفريغ الخلية. ^{[ 9 ]}

حتى عام ٢٠٠٤، كانت جميع بطاريات أكسيد الفضة تحتوي على ما يصل إلى ٠٫٢٪ من الزئبق ، مُدمجًا في قطب الزنك لمنع التآكل الناتج عن البيئة القلوية. ^{[ ١٣ ]} كان هذا التآكل يحدث سواءً كانت البطارية تُزوّد ​​الطاقة أم لا، مما جعل مدة صلاحيتها عاملًا مهمًا في بطاريات أكسيد الفضة. بدأت شركة سوني بإنتاج أولى بطاريات أكسيد الفضة الخالية من الزئبق في عام ٢٠٠٤. وتُلزم اللوائح في الاتحاد الأوروبي حاليًا بأن تكون جميع البطاريات خالية من الزئبق تقريبًا. ^{[ ١٤ ]}

تنبع المخاوف الأخرى المتعلقة بسلامة خلايا أكسيد الفضة من صغر حجمها، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى ابتلاعها عن طريق الخطأ والتسمم، وخاصة من قبل الأطفال الصغار. ^{[ 12 ]}

• تسمية البطاريات
• إعادة تدوير البطاريات
• مقارنة أنواع البطاريات
• خلية الوقود
• تاريخ البطارية
• قائمة أحجام البطاريات
• قائمة أنواع البطاريات

• بطارية أكسيد الفضة (SR) من ماكسيل