Первинні джерела струму

Одними з найбільш поширених первинних ХДС є мангано-цинкові елементи, виробництво яких становить близько 3 млрд. одиниць на рік. Це сольові елементи (система Лекланше):

(-) Zn | 20% - ний розчин NH4Cl | MnO2 | C (+)

та лужні

(-) Zn | KOH | MnO2 | C (+)

Негативним електродом елемента Лекланше є цинковий стакан, електроліт - розчин хлориду амонію із загусником (борошном або крохмалем). Позитивний електрод являє собою вугільний стрижень, оточений піролюзитом MnO2. До розчину хлориду амонію додається невелика кількість хлориду цинку, хлориду кальцію і хлориду ртуті. Перші дві солі гігроскопічні і перешкоджають пересиханню елемента та збільшують в’язкість розчину. Хлорид ртуті виконує подвійну функцію: з одного боку, ртуть із хлориду частково осідає на цинку (Zn + HgCl2 = ZnCl2 + Hg), поверхня якого внаслідок цього амальгамується і стає більш однорідною, що зменшує саморозряд. З іншого боку хлорид ртуті знищує мікроорганізми і запобігає бродінню крохмалю. Останнім часом виготовляють елементи без домішок сполук ртуті, які замінюють органічними інгібіторами. Порошок піролюзиту для збільшення електричної провідності змішується з сажею або графітовим порошком.

За конструкцією сучасні елементи розділяються на циліндричні, прямокутні, чашкові та галетні.

Хімічним процесом, що перебігає в елементі, є окислення цинку діоксином марганцю:

Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 = [Zn(NH3) 2] Cl2 + Mn2O3 + H2O

ЕРС елемента типу Лекланше досягає 1,5 В, його внутрішній опір дорівнює 0,05 - 1 Ом, потужність 20-25 Вт/кг. Існують різні варіанти елементу Лекланше. У деяких із них замість хлориду амонію застосовується, наприклад, хлорид (або бромід) магнію, який сприяє зменшенню саморозряду внаслідок захисної дії Mg(OH) 2, що утворюється, але цей елемент має більш низьку напругу. У тих випадках, коли від елемента потрібна висока питома потужність, замість цинку застосовують більш легкі метали - магній або алюміній, наприклад мангано-магнієвий елемент:

Mg | MgBr2 | MnO2 | C,

в якому відбувається реакція

MnO2 + Mg + H2O = MnO + Mg(OH) 2