Элементы Лекланше бывают мокрые, если электролит у них жидкий, и сухие, если электролит сгущен в виде пасты. Элемент Лекланше относится к неполяризующимся элементам. Он состоит из стеклянного сосуда, наполнен­ного электролитом, и двух электродов. Отрицательным электродом в нем служит цинковая пластинка, изо­гнутая в виде цилиндра, а положительным — уголь­ная палочка. Электроли­том в элементе служит насыщенный раствор на­шатыря в воде. В качест­ве деполяризатора применяется перекись (дву­окись) марганца, смешан­ная с тонко измельчен­ным углем и порошком графита. Эта смесь запрессовывается вокруг угольного электрода в мешочке, сшитом из бязи или холста. Такие элемен­ты получили название ме­шочных.

 

Гальванический элемент и его части: 1 — стеклянный со­суд; 2 — электролит; 3 — уголь­ный электрод; 4 — цинковый электрод; 5 — агломерат; 6 —-изоляционные прокладки; 7 — крышка; 8 и 9 —провода.

 

Общий вид и де­тали элемента показаны на рисунке. Смесь, запрессованную в мешочке, называют агломератом. Агломерат не должен соприкасаться с цинковым электродом, так как в этом случае произойдет замыкание электродов внутри элект­ролита и элемент не бу­дет давать ток во внеш­нюю цепь. Чтобы предот­вратить случайное замы­кание внутри элемента, мешочек с агломератом со всех сторон обвязывают бе­чевкой, на которую нанизаны стеклянные бусинки на небольшом расстоянии друг от друга. Эти бусинки яв­ляются изоляторами и предохраняют электроды от замы­кания. Иногда вместо бусинок по бокам мешочка при­вязывают деревянные палочки, пропитанные смолой или парафином.

 

Электродвижущая сила (э. д. с.) одного элемента Лекланше равна 1,5 вольта. Следует иметь в виду, что э. д. с. элемента не зависит ни от величины элемента, ни от размеров его электродов. Каждый гальванический элемент характеризуется емкостью, которая измеряется в ампер-часах. Ем­кость гальванического элемента зависит от его величины, размеров электродов и количества деполяризатора. Можно встретить элементы различной емко­сти, начиная от 0,35 ампер-часа и до 500 ампер-часов и более. Если элемент обладает емкостью в 20 ампер-часов, это значит, что в течение 20 часов от элемента можно брать ток величиной в 1 ампер или в течение 10 часов — ток величиной 2 ампера. Казалось бы, что от элемента в 20 ампер-часов можно в течение 1 часа получить ток величиной 20 ампер. Одна­ко на практике никогда этого не бывает. От элемента нельзя получить большой разрядный ток. Этому препят­ствуют сопротивление элемента и бурная реакция, вызы­вающая ускоренную поляризацию положительного элек­трода. Поэтому на гальванических элементах и батареях, выпускаемых промышленностью, указывается допусти­мая разрядная сила тока, то есть та величина тока, выше которой не рекомендуется разряжать элемент.

 

Мокрый элемент Лекланше можно изготовить так. Возьмите стеклянную банку из-под кабачков, бакла­жанной икры или другую стеклянную банку такой же емкости. Из листового цинка вырежьте пластинку прямо­угольной формы шириной 10 и длиной 20 сантиметров. Вдоль ее короткой стороны, отступив от края на 1 санти­метр, сделайте прорезь. Изогните пластинку в виде ци­линдра, как показано на рисунке.

 

Извлеките угольные электроды из старых накальных гальванических батарей. Прокипятите их минут пятнадцать в воде, добавив в нее немного соляной кислоты. Сшейте круглый мешочек из неплотного материала (мешочек удобнее всего шить на бутылке или деревянной болванке диаметром 6—7 сантиметров и длиной 15—20 сантиметров).

 

Теперь надо приготовить деполяризирующую смесь в следующей по весу пропорции: 10 частей перекиси мар­ганца в порошке, 6 частей кокса в порошке (можно взять угольный порошок в той же дозе), 2 части графита в по­рошке, 1 часть нашатыря в порошке. Чтобы заполнить мешочек указанных размеров, потре­буется приблизительно следующее количество составных частей массы (в граммах): перекиси марганца — около 500, кокса — 300, графита — 100 и нашатыря — 50. При­готовление смеси надо производить в следующем поряд­ке: сначала возьмите перекись марганца и графит и тща­тельно перемешайте их между собой в глубокой тарелке или миске до получения однообразной массы, затем при­бавьте кокс и нашатырь и все хорошенько перемешайте, слегка спрыскивая смесь водой.

 

После приготовления однородной смеси надо произ­вести набивку мешочка. Для этого устанавливают уголь­ный электрод в центре мешочка и насыпают смесь неболь­шими порциями, спрыскивая ее раствором нашатыря и утрамбовывая вокруг электрода деревянной палочкой. По окончании набивки края мешочка загните к элек­троду и завяжите бечевкой. Для уплотнения смеси пере­тяните мешочек в нескольких направлениях прочными нитками, на которые нанижите круглые стеклянные бу­синки. Если бусинок под руками не окажется, привяжите к агломерату три-четыре пластмассовые или деревянные палочки, пропитанные в парафине, выпустив их ниже дна мешочка на 5—6 миллиметров, чтобы он не касался дна сосуда, где могут оказаться проводящие ток осадки. Пропитайте выступающий конец угольного электрода в расплавленном парафине, для чего опустите конец элек­трода в расплавленный парафин и подержите его 10—15 минут. За это время парафин заполнит поры в угле и не допустит впоследствии проникновения электро­лита из элемента вверх, через поры угля, как в ламповом фитиле. Если электролит дойдет до медного контакта, то последний окислится и разрушится. После пропитки угля плотно прикрепите к его концу проволочное контактное кольцо и соберите элемент.

 

В стеклянную банку вставьте цинковый электрод. В центр этого электрода поместите угольный электрод с агломератом. Приготовьте и залейте электролит, и ваш элемент готов к работе.

 

Электролит приготовляется так. Возьмите 500 грам­мов кипяченой остуженной воды и растворите в ней около 200 граммов нашатыря в порошке, добавьте в раствор 2—3 столовые ложки толченого сахара, 1 ложку глицерина и капель 20—30 крепкой уксусной эссенции. Эти добавления к нашатырю введены для того, чтобы препятствовать образованию вредных кристаллов внутри элемента.

 

Хорошие результаты дает электролит, составленный по следующему рецепту: 500 граммов кипяченой и остуженной воды, 100 - нашатыря, 50 - хлористого цинка, 25 - поваренной соли, 10—15 капель соляной кислоты. Если под руками не окажется нужных веществ для электролита, можно взять один насыщенный раствор по­варенной соли с добавлением по 4—5 чайных ложек креп­кого уксуса на каждые 500 граммов воды.

 

Элемент надо заполнить электролитом так, чтобы цинковый электрод погрузился в него полностью. Э. д. с. элемента равна примерно 1,5 вольта, а емкость составляет 20—30 ампер-часов. Чтобы в электролит элемента не попадала пыль и грязь, закройте сверху сосуд деревянной крышкой, пропитанной в парафине. В крышке сделайте отверстия для выводов. Крышка позволяет бо­лее прочно закрепить электроды внутри элемента. Таким способом можно изготовить любое количество элементов.

 

Уход за элементами мешочного типа весьма прост. Он заключается лишь в надзоре за чистотой всех частей, на­дежностью контактов и своевременным добавлением рас­твора. В процессе работы элемента из раствора выделя­ются кристаллы солей, которые осаждаются по краям банок и на поверхности угля, вызывая нарушение контак­та. Для предотвращения этого смажьте края банок вазе­лином, а уголь в местах контакта залейте парафином. Если раствор принимает мутно-молочный цвет, то это означает, что в нем недостает нашатыря, который необходимо добавить и размешать до тех пор, пока раствор не будет совершенно прозрачным. При этом полезно насы­пать на дно элемента небольшое количество измельченно­го нашатыря, чтобы раствор был всегда им достаточно насыщен. Это уменьшает выделение кристаллов. При весьма значительном образовании кристаллов внутри элемента необходимо оба электрода тщательно промыть в горячей воде и просушить.

 

Если напряжение элемента значительно упало, а элек­тролит и электроды чистые, то это означает, что в мар­ганце деполяризатора ощущается недостаток кислорода. В этом случае надо заменить деполяризатор или восста­новить его. Хорошие результаты по восстановлению перекиси марганца дает пропускание постоянного тока через эле­мент, подобно зарядке аккумуляторов. Для этого поло­жительный электрод элемента надо соединить с плюсом постороннего источника, а отрицательный электрод — с минусом и пропускать ток в течение 15—20 минут. Чтобы не замкнуть посторонний источник, необходимо включить реостат в цепь элемента. Напряжение внешнего источни­ка должно быть больше в 3—5 раз напряжения элемента. Зарядный ток должен быть меньше нормальной разряд­ной величины тока элемента. По мере испарения электро­лита в элементы следует доливать свежий раствор наша­тыря. Если соблюдать указанный уход, элементы будут ра­ботать надежно.

 

По материалам книги "Пионер-электротехник", Детгиз 1960
Автор П. Стрелков
Рисунки по эскизам автора выполнены М. Симаковым