М. Боголепов.
Элементы, содержащие в себе в качестве электролита растворы кислот, в большинстве обладают более или менее значительной электродвижущей силой и малым внутренним сопротивлением, почему им и можно было бы отдать безусловное предпочтение перед всеми элементами со щелочным электролитом, если бы не трудность получения химически чистых кислот и если бы все эти элементы не обладали одним существенным недостатком.
Дело в том, что воздействие раствора кислот на электроды, т. е. преимущественно на цинк, происходит не только во время работы, т. е. когда электроды замкнуты на цепь, но и во время бездействия, при разомкнутых электродах.
Проще говоря, энергия в элементах с кислотным электролитом расходуется во время бездействия их бесполезно, — элементы работают на себя.
Кроме того, для предотвращения поляризации, большинство наиболее сильных кислотных элементов содержат в себе два отдельных раствора, разобщенных особой пористой перегородкой, что значительно усложняет их изготовление. Вместе с тем пористые перегородки или сосуды с течением времени трескаются, достать же их иногда бывает затруднительно.
Из всех существующих кислотных элементов с одним раствором наиболее отвечающими целям радио, а именно, преимущественно для питания накала ламп, следует считать лишь элементы Грене, которые в прежнее время имели довольно обширное применение для временного освещения, для различных зажигательных запалов и т. п.
Означенные элементы, как обладающие сравнительно малым внутренним сопротивлением и достаточным постоянством действия, могут быть использованы для накала нитей с таким же успехом, как и обычно применяемые на практике элементы типа Лекланше, по своей же простоте превосходят последние, так как не требуют прессования аггломератов.
Рис. 1.
Устройство элементов Грене весьма простое и заключается в следующем: в стеклянный или из иного кислотоупорного материала сосуд помещают на возможно близком расстоянии друг от друга широкие угольную и цинковую амальгамированную пластины и сосуд залолняют раствором, состоящим из 20 гр двухромокислого калия (хромпик), 50 гр серной кислоты (концентрированной) и 100 гр воды (см. рис. 1).
Сначала растворяют хромпик в воде, а затем уже весьма осторожно и небольшими порциями приливают серную кислоту.
Следует помнить, что отнюдь нельзя поступать наоборот, т. е. лить воду в кислоту, так как в последнем случае вода будет вскипать и разбрызгиваться вместе с кислотой.
Количество кислоты в растворе можно в значительной степени уменьшить и даже довести до половины указанного, количество же хромпика во всех случаях всего лучше доводить до полного насыщения раствора.
Наливать раствор в элементы следует лишь после его окончательного охлаждения.
Начальное напряжение одного элемента составляет около 1,8—2 вольт, но оно быстро падает во время работы до 1,5 вольт.
На этом основании, для устройства батареи накала следует взять в последовательном соединении 3 элемента.
Как было сказано вначале, элементы с кислотами во время бездействия работают на себя, а поэтому цинковые пластины, а еще лучше и угольные, следует делать подъемные, как то и имеет место в батарее Труве, в прежнее время довольно часто применявшейся для целей временного освещения.
Рис. 2.
Наиболее простое подъемное приспособление можно устроить следующим порядком: все элементы помещают в неглубокий ящик, с двух сторон которого прибивают две стойки, соединенные вверху перекладиной (см. рис. 2); цинки же и угли при помощи зажимов или стержней подвешивают к деревянной планке, помещаемой между стойками, причем к этой планке прикрепляется вертикальная рейка с небольшими отверстиями по всей длине, которая должна проходить сквозь прорез в верхней перекладине, как то и видно из рисунка.
Таким образом, пропустив гвоздь сквозь то или иное отверстие в рейке поверх перекладины, электроды можно установить на желаемой высоте.
Вместо рейки с отверстиями, с таким же успехом можно применить, например, вал с карандаш толщиною, к которому и подвесить на шнурах планку с электродами.
Чтобы предотвратить непроизводительный расход энергии, электроды следует опускать в раствор лишь на такую глубину, чтобы получить достаточный накал ламп, и, само собой понятно, тем глубже, чем более истощен раствор.
Для питания 3 ламп «Микро» достаточно сделать элементы в винную бутылку величиною, цинковые же и угольные пластинки можно взять шириною около 25—30 мм.
Деполяризующим веществом в элементах Грене служит двухромокислый калий, который постепенно и отдает свой кислород, идущий на соединение с водородом. Таким образом элементы нуждаются в добавлении свежего раствора двухромокислого калия, а так как в них также происходит разложение серной кислоты, и кроме того при долгой работе на электродах начинают отлагаться хромовые квасцы и иные соли, то в конечном итоге в случае сильного ослабления работы элементов раствор в них следует заменить свежим.
При каждой перезарядке элементов электроды следует очистить от солей, угли же тщательно вымочить в воде и затем высушить.
Чтобы цинки не скоро разрушались, их всего лучше отлить в виде толстых пластин, например с карандаш толщиною, причем амальгамирование следует произвести во время отливки, для чего к расплавленному цинку следует прибавить сначала щепотку мелко истолченной канифоли, а затем уже прилить 2—3% по весу ртути и хорошенько размешать железным прутом.
Отливку можно производить в железной или глиняной форме.
Что касается углей, то их перемена должна производиться лишь в случае их разрушения, что бывает сравнительно редко и то лишь благодаря недоброкачественности углей.
Из кислотных элементов с двумя растворами можно указать на элементы Фуллера, отличающиеся чрезвычайной продолжительностью равномерного действия даже при сравнительно сильном расходном токе. Они особенно хороши при очень продолжительной работе многоламповых схем или при применении ламп, требующих для накала довольно сильного тока.
Рис. 3.
Обычно элементы Фуллера имеют следующий вид (см. рис. 3): в стеклянной банке помещается пористый сосуд из белой слабообожженной глины, снаружи его на небольшом расстоянии устанавливаются или подвешиваются к крышке одна или при сильном расходе тока несколько, соединенных вместе, широких угольных плит или даже круглый цилиндрический уголь, имеющий в стенках отверстия для циркуляции раствора.
Внутри же пористого сосуда на дне устанавливается амальгамированная цинковая палочка или, еще лучше, цинк, отлитый в виде конуса, причем на дно предварительно наливается несколько капелек ртути.
Пористый сосуд заполняется насыщенным водным раствором нашатыря (как для элемен. Лекланше), в наружный же сосуд наливают такой же примерно раствор, как для элементов Грене, но с меньшим содержанием кислоты, а именно состоящий из 20 гр хромпика, 25—30 гр серной кислоты и 100 гр воды.
Начальное напряжение элемента около 1,9—2 вольт, которое даже после непрерывной работы втечение нескольких суток, обычно падает на самую незначительную величину, до 1,8—1,75 вольт.
Что касается внутреннего сопротивления, то оно всецело зависит от поверхности угольного электрода и проводимости пористого сосуда, но вообще же оно сравнительно невелико, а потому элементы Фуллера могут давать ток довольно значительной силы.
Недостаток этих элементов тот же, т. е. расход энергии на себя, но в данном случае простой подъем электродов делу не помогает, так как, благодаря диффузии, растворы перемешиваются между собою сквозь стенки пористых сосудов, а потому, во время бездействия, необходимо поднимать уже самые пористые сосуды вместе с цинками. Последние в этом случае вынимать из пористых сосудов нет надобности.
В виду того, что для накала нитей ламп ток требуется гораздо меньшей силы, чем могут дать элементы среднего или даже малого размера, то для замедления перемешивания растворов, следует пористые сосуды опускать в наружный раствор лишь на такую глубину, чтобы получить достаточный для питания ламп ток.
Но этого же можно достигнуть и иным путем, а именно: дно пористого сосуда и верхние части его стенок на половину или три четверти высоты и более залить смолою или покрыть резиной и т. п., чтобы сделать их непроницаемыми, и, следовательно, работать будет лишь небольшая открытая часть поверхности сосуда.
Рис. 4.
Еще лучшие результаты дают те же элементы Фуллера, но с положительным электродом, состоящим из кокса.
Устраиваются они во всем согласно с указанным элементом, но вместо широких угольных плит в наружный сосуд вокруг пористого сосуда плотно набивается кокс (газовый уголь) с лесной орех и более величиною, в середину которого вставляется лишь небольшая угольная пластина с зажимом для вывода тока, как показано на рис. 4.
Благодаря большой поверхности положительного электрода, деполяризация происходит значительно совершеннее, так как то же количество выделяющегося водорода распределяется уже по всей поверхности кусков кокса и даже в порах последнего и быстро уничтожается окружающим куски кокса раствором хромпика.
Продолжительность и постоянство действия таких элементов благодаря этому еще более повышаются.
Перезарядка элементов с коксом производится тем же порядком, но при каждой перезарядке кокс следует тщательно вымочить, прополоскать и высушить.