Baterai Tujuan Khusus

Sel Standar Merkuri

Kembali ke masa awal teknologi pengukuran listrik, jenis baterai khusus yang dikenal sebagai sel standar merkuri populer digunakan sebagai standar kalibrasi tegangan. Output sel merkuri adalah 1,0183 hingga 1,0194 volt DC (tergantung pada desain sel tertentu), dan sangat stabil dari waktu ke waktu. Penyimpangan yang diiklankan adalah sekitar 0,004 persen dari tegangan pengenal per tahun. Sel standar merkuri terkadang dikenal sebagai sel Weston atau sel kadmium .

Sayangnya, sel merkuri agak tidak toleran terhadap aliran arus apa pun dan bahkan tidak dapat diukur dengan voltmeter analog tanpa mengurangi akurasi. Produsen biasanya meminta tidak lebih dari 0,1 mA arus melalui sel, dan bahkan angka itu dianggap sementara , atau lonjakan maksimum! Akibatnya, sel standar hanya dapat diukur dengan perangkat potensiometrik (keseimbangan nol) di mana pengurasan arus hampir nol. Hubungan arus pendek sel merkuri dilarang, dan sekali hubungan arus pendek, sel tidak dapat diandalkan lagi sebagai perangkat standar.

Jenis Sel Standar Merkuri

Sel standar merkuri juga rentan terhadap sedikit perubahan tegangan jika terganggu secara fisik atau termal. Dua jenis sel standar merkuri yang berbeda dikembangkan untuk tujuan kalibrasi yang berbeda:jenuh dan tidak jenuh . Sel standar jenuh memberikan stabilitas tegangan terbesar dari waktu ke waktu, dengan mengorbankan ketidakstabilan termal. Dengan kata lain, voltasenya sangat sedikit bergeser seiring berjalannya waktu (hanya beberapa mikrovolt selama rentang satu dekade!) tetapi cenderung bervariasi dengan perubahan suhu (puluhan mikrovolt per derajat Celcius). Sel-sel ini berfungsi paling baik di lingkungan laboratorium yang dikontrol suhu di mana stabilitas jangka panjang adalah yang terpenting. Sel tak jenuh memberikan stabilitas termal dengan mengorbankan stabilitas dari waktu ke waktu, tegangan tetap hampir konstan dengan perubahan suhu tetapi terus menurun sekitar 100 V setiap tahun. Sel-sel ini berfungsi paling baik sebagai perangkat kalibrasi "lapangan" di mana suhu sekitar tidak dikontrol secara tepat. Tegangan nominal untuk sel jenuh adalah 1,0186 volt, dan 1,019 volt untuk sel tak jenuh.

Referensi tegangan semikonduktor modern (regulator dioda zener) telah menggantikan baterai sel standar sebagai standar tegangan laboratorium dan medan.

Sel Bahan Bakar

Perangkat menarik yang terkait erat dengan baterai sel primer adalah sel bahan bakar , disebut demikian karena memanfaatkan reaksi kimia pembakaran untuk menghasilkan arus listrik. Proses oksidasi kimia (ikatan ion oksigen dengan unsur lain) mampu menghasilkan aliran arus antara dua elektroda seperti halnya kombinasi logam dan elektrolit. Sel bahan bakar dapat dianggap sebagai baterai dengan sumber energi kimia yang dipasok dari luar.

Sampai saat ini, sel bahan bakar yang paling sukses dibangun adalah yang menggunakan hidrogen dan oksigen, meskipun banyak penelitian telah dilakukan pada sel yang menggunakan bahan bakar hidrokarbon. Saat "membakar" hidrogen, satu-satunya produk sampingan limbah sel bahan bakar adalah air dan sedikit panas. Saat beroperasi dengan bahan bakar yang mengandung karbon, karbon dioksida juga dilepaskan sebagai produk sampingan. Karena suhu operasi sel bahan bakar modern jauh di bawah suhu pembakaran normal, tidak ada oksida nitrogen (NOx) yang terbentuk, sehingga polusi jauh lebih sedikit, semua faktor lainnya dianggap sama.

Efisiensi konversi energi dalam sel bahan bakar dari kimia ke listrik jauh melebihi batas efisiensi Carnot teoritis dari mesin pembakaran internal, yang merupakan prospek menarik untuk pembangkit listrik dan mobil listrik hibrida.

Sel Surya

Jenis “baterai” lainnya adalah sel surya , produk sampingan dari revolusi semikonduktor dalam elektronik. efek fotolistrik , di mana elektron terlepas dari atom di bawah pengaruh cahaya, telah dikenal dalam fisika selama beberapa dekade, tetapi hanya dengan kemajuan terbaru dalam teknologi semikonduktor, perangkat yang ada mampu memanfaatkan efek ini ke tingkat praktis apa pun. Efisiensi konversi untuk sel surya silikon masih cukup rendah, tetapi manfaatnya sebagai sumber daya sangat banyak:tidak ada bagian yang bergerak, tidak ada suara, tidak ada produk limbah atau polusi (selain dari pembuatan sel surya, yang masih merupakan industri yang cukup “kotor” ), dan kehidupan yang tidak terbatas.

Biaya spesifik teknologi sel surya (dolar per kilowatt) masih sangat tinggi, dengan sedikit prospek penurunan yang signifikan kecuali beberapa jenis kemajuan revolusioner dalam teknologi. Tidak seperti komponen elektronik yang terbuat dari bahan semikonduktor, yang dapat dibuat lebih kecil dan lebih kecil dengan lebih sedikit skrap sebagai hasil dari kontrol kualitas yang lebih baik, sel surya tunggal masih membutuhkan jumlah silikon ultra-murni yang sama untuk dibuat seperti tiga puluh tahun yang lalu. Kontrol kualitas yang unggul gagal menghasilkan perolehan produksi yang sama seperti yang terlihat dalam pembuatan chip dan transistor (di mana bintik pengotor yang terisolasi dapat merusak banyak sirkuit mikroskopis pada satu wafer silikon). Jumlah inklusi tidak murni yang sama tidak banyak memengaruhi efisiensi keseluruhan sel surya 3 inci.

Sel Deteksi Kimia

Namun jenis lain dari "baterai" tujuan khusus adalah sel pendeteksi bahan kimia . Sederhananya, sel-sel ini bereaksi secara kimia dengan zat tertentu di udara untuk menciptakan tegangan yang berbanding lurus dengan konsentrasi zat itu. Aplikasi umum untuk sel pendeteksi bahan kimia adalah dalam pendeteksian dan pengukuran konsentrasi oksigen. Banyak penganalisis oksigen portabel telah dirancang di sekitar sel-sel kecil ini. Kimia sel harus dirancang agar sesuai dengan zat spesifik yang akan dideteksi, dan sel cenderung "usang", karena bahan elektrodanya menipis atau terkontaminasi saat digunakan.

TINJAUAN:

• Sel standar merkuri adalah jenis baterai khusus yang pernah digunakan sebagai standar kalibrasi tegangan sebelum munculnya perangkat referensi semikonduktor presisi.
• Sebuah sel bahan bakar adalah jenis baterai yang menggunakan bahan bakar yang mudah terbakar dan oksidator sebagai reaktan untuk menghasilkan listrik. Mereka adalah sumber tenaga listrik yang menjanjikan di masa depan, “membakar” bahan bakar dengan emisi yang sangat rendah.
• Sebuah sel surya menggunakan energi cahaya sekitar untuk memotivasi pembawa muatan dari satu elektroda ke elektroda lainnya, menghasilkan tegangan (dan arus, jika ada sirkuit eksternal).
• Sebuah sel pendeteksi bahan kimia adalah jenis sel volta khusus yang menghasilkan tegangan sebanding dengan konsentrasi zat yang diterapkan (biasanya gas tertentu di udara ambien).

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Baterai