Tsinksüsielement

Tsinksüsielement on primaarelement, mis on Leclanché elemendi edasiarendusena olnud 1980. aastateni laialt kasutusel mitmes suuruses silindriliste elementidena ja neist koostatud patareidena. Tsinksüsielementide asemel kasutatakse tänapäeval valdavalt leeliselemente nende oluliste eeliste tõttu.

Elektrokeemilised reaktsioonid
Elektrokeemiliselt on tsinksüsielement soolelektrolüüdiga tsink-mangaandioksiidelement, mille põhiosad on järgmised.
Anood (negatiive elektrood) ‒ tsinktops (Zn). Odavates elementides on tsinktops ühtlasi väliskestaks, täiustatud elementidel on terasplekist kest.
Katood (positiivne elektrood) ‒ grafiitpulk ja seda ümbritsev mangaandioksiid (MnO2).
Elektrolüüt ‒ ammooniumkloriid (NH4Cl), täiustatud elementides tsinkkloriid (ZnCl2).

Tsinksüsielemendi tühjendamisel (sellest elektrivoolu tarbimisel) toimuvad järgmised reaktsioonid:
Tsinkanood loovutab oksüdatsiooni tulemusena elektrone: Zn → Zn 2+ + 2e−.
Katoodil toimub H3O+-ioonide reduktsioon: H3O+ + 2e− → H2 + 2H2O; tsinkkloriidelektrolüüdiga elemendis redutseerub mangaandioksiid mangaanoksiidhüdroksiidiks: 2MnO2 + 2H2O + 2e‒ → 2MnOOH + 2OH>‒.
H3O+-ioonid moodustuvad elektrolüüdi NH4+-ioonidest: NH4+ + H2O ↔ H3O+ + NH3.
H3O+-ioonide redutseerimisel moodustub vesinik, mis ei saa hermeetilisest korpusest eemalduda, ja moodustab grafiitpulga ümber gaasikihi, millega kaasneks elektrokeemilise polarisatsiooni tõttu elemendi sisetakistuse suurenemine. Et vesinikku ei tekiks, ongi grafiitpulga ümber mangaandioksiid (MnO2), mis toimib depolarisaatorina; mangaandioksiidi osalusel H3O+-ioonid redutseeruvad koos vee eraldumisega: 2MnO2 + 2H2O+ + 2e− → 2MnO(OH) + 2H2O.

Üldreaktsioon (redoksreaktsioon) ammooniumkloriidelektrolüüdiga elemendis: Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → 2MnO(OH) + [Zn(NH3)2]Cl2.

Üldreaktsioon tsinkkloriidelektrolüüdiga elemendis: 4Zn + 8MnO2 + ZnCl2 + 9H2O → [ZnCl2*4ZnO*5H2O) + 8MnO(OH).

Välislingid
 PowerStream Battery Chemistry FAQ
 Eveready Carbon Zinc

Keemilised vooluallikad