Ртутно-цинковый элемент

Рту́тно-ци́нковый элеме́нт («тип РЦ») — гальванический элемент в котором анодом является цинк, катодом — оксид ртути, электролит — 45 % раствор гидроксида калия на адсорбенте.

Ртутно-цинковый элемент РЦ-53М (1989 год).

Достоинства: постоянство напряжения и высокая энергоёмкость и энергоплотность.

Недостатки: высокая цена, токсичность паров ртути, испаряющейся при нарушении герметичности.

История изобретения ртутно-цинкового элемента

Параметры

• Теоретическая энергоёмкость: 228,72 Вт·ч/кг.
• Удельная энергоёмкость: до 135 Вт·ч/кг.
• Удельная энергоплотность: 550—750 Вт·ч/дм³.
• ЭДС: 1,36 В.
• Рабочая температура: −12…+80 С°.

Отличается невысоким внутренним сопротивлением, стабильным напряжением, высокой энергоёмкостью и энергоплотностью.

Химические процессы

Гидроксид калия КОН диссоциирует на ионы

${\displaystyle {\ce {K^+ + OH_-}}}$

Затем в реакцию вступает цинк:

${\displaystyle {\ce {Zn + 2OH^- = ZnO + H_2O + 2e^-}}}$

Оксид ртути отдаёт кислород, тем самым окисляя воду:

${\displaystyle {\ce {HgO + H_2O + 2e^- = Hg + 2OH^-}}}$

Общая реакция:

${\displaystyle {\ce {Zn + HgO + 2KOH + 2e^- = ZnO + Hg + 2KOH +2e^-}}}$

Устройство

Схематический разрез ртутно-кадмиевого или ртутно-цинкового элемента

Применение

Ввиду большой энергоплотности ртутно-цинковые элементы к 1980-м годам нашли относительно широкое применение как источники питания в электронных часах, кардиостимуляторах, слуховых аппаратах, фотоэкспонометрах, фотоаппаратах, военных приборах ночного видения, переносной радиоаппаратуре военного назначения, в космических аппаратах. Распространены ограничено ввиду токсичности ртути и высокой стоимости, в то же время объём выпуска ртутно-цинковых батарей и элементов в 1982 составил порядка одного-полутора миллионов в год во всем мире.

Отдельно следует указать на то обстоятельство, что ртутно-цинковый элемент обратим, то есть способен работать как аккумулятор. Однако при циклировании (заряд-разряд) наблюдается деградация элемента и уменьшение его ёмкости. Это связано в основном со стеканием и слипанием ртути в крупные капли при разряде и с ростом дендритов цинка при заряде. Для уменьшения этих явлений предложено вводить в цинковый электрод гидроксид магния, а в окисно-ртутный электрод вводить тонкий порошок серебра (до 9 %) и частично заменять графит карбином.

В XXI веке производство и эксплуатация ртутных элементов в большинстве стран мира запрещена. Ртутно-цинковые элементы полностью вытеснены более безопасными, так как проблема их раздельного сбора и особенно безопасной утилизации достаточно сложна.

РЦ-53 и РЦ-55

В СССР для фотокиноаппаратуры выпускались дисковые ртутно-цинковые элементы РЦ-53 и РЦ-55. До сих пор остаются в продаже (в 2023 году^[1]) со склада, выпускавшиеся в советское время елецким АО "Энергия".

Название элемента	диаметр мм	высота мм	напряжение вольт	Ёмкость А*час	Применение
РЦ-53 РЦ-53М	15,6	6,3	1,25	0,25 0,32	фотоаппараты, фотоэкспонометры, слуховые аппараты
РЦ-55	15,6	12,5	1,36	0,5	кинокамеры «Красногорск»
Д-0,06	15,6	6,4	1,25	0,06	никель-кадмиевый аккумулятор замена элементу РЦ-53
РХ-625	15,6	6,6	1,52	0,11	современная замена элементу РЦ-53 Варианты: GP LR9 PX625A Duracell PX625 Panasonic MR9 Kodak KX625 UCAR EPX625 Berec PX625 Ray-O-Vac RPX625

Диоксисульфатно-ртутный элемент

В состав катода может добавляться сульфат ртути, такой элемент называют диоксисульфатно-ртутным.