Trenutni izvori, kemijska. Vrste kemijskih sadašnjih izvora i uređaja

Trenutni izvori , kemijski (skraćeno HIT) - adaptacija, u kojoj je energija reakcije redoks se pretvara u električnu energiju. Njihova druga imena - elektrokemijska ćelija, galvanska ćelija , elektrokemijska ćelija. Njihov princip rada je sljedeći: interakcija dva reagensa uzrokuje kemijsku reakciju s konstantnim električne struje raspodjele snage. U drugoj struji izvor proces generiranja električne energije događa višestupanjska shemu. Prvo objavljen toplinsku energiju, onda se to pretvara u mehaničku, a tek onda u električnu energiju. Prednost HIT - postupak jedne faze, to jest struju se dobiva direktno, zaobilazeći korake dobivanja toplinske i mehaničke energije.

priča

Kako je prvi tekući izvor? kemijski izvori pozvani galvanske ćelije nakon talijanske znanstvenika osamnaestog stoljeća - Luigi Galvani. Bio je liječnik, anatom, fiziolog i fizičar. Jedno od područja njegovog rada bio je proučiti reakcije životinja na razne vanjske utjecaje. Kemijski postupak za proizvodnju električne energije je otvorena Galvani slučajno, tijekom jednog od svojih pokusa na žabe. Je povezan sirovi živca u žaba nogama dvije metalne ploče. Kada se to dogodilo mišićna kontrakcija. Vlastiti objašnjenje ovog fenomena Galvani je bio u krivu. No, rezultati njegovih eksperimenata i opažanja pomogao njegov sunarodnjak Alessandro Volta u kasnijim studijama.

Volta iznio u svom radu teoriju nastanka električne struje kroz kemijske reakcije između dva metala u dodiru s mišićnom tkivu žabe. Prvi kemijski izvor struje izgledao kao na spremnik sa slanom otopinom, sa ploče uronjene u njemu cinka i bakra.

U industrijskoj proizvodnji HKD počeo se proizvoditi u drugoj polovici devetnaestog stoljeća, zahvaljujući Francuz Leklanshe koji je izumio primarne stanice mangan-cink solju elektrolita, nazvana po njemu. Nakon nekoliko godina, to je poboljšana elektrokemijsku ćeliju s drugim znanstvenicima i jedini primarne kemijske izvore struje prije 1940.

Dizajn i rad HIT

kemijski izvor struje uređaj sadrži dvije elektrode (vodiča prve vrste) i interventnim elektrolita (vodiča iz druge vrste, ili ion vodiča). Na granici elektronskog potencijala javlja između njih. Elektroda na kojoj je sredstvo za redukciju se oksidira naziva anodom, a ona na kojoj oksidans oporavka - katoda. Zajedno s elektrolitom, oni tvore elektrokemijski sustav.

Nusprodukt redoks reakcije između elektroda je pojava električnom strujom. Tijekom ove reakcije, reducirajući agens oksidira i oxidant daje elektrone koji ih prihvaća i zbog toga je obnovljena. Prisutnost elektrolita između katode i anode je preduvjet reakcija. Ako samo miješati zajedno puderima dva različita metala, Električni izboj ne dogodi, sva energija će biti objavljen kao toplina. Elektrolit je potreban da bi se pojednostaviti proces prijenosa elektrona. Najčešće djeluje otopine soli ili rastopiti svoje kvalitete.

Elektrode izgledaju kao metalne ploče ili rešetke. Na njihovom uranjanja u elektrolita nastaje električni razlika potencijala između njih - otvoreni krug napona. Anoda ima tendenciju učinak elektrona i katode - na njihovo donošenje. Na njihovoj površini kemijska reakcija počinje. Zaustavili su se otvaranjem lanca, kao i kada je jedan od reaktanata konzumira. Najnovije odvija uklanjanjem jedne od elektroda ili elektrolita.

Sastav elektrokemijske sustave

Tekući izvora , kemijski oksidansi se koristi u obliku soli kiseline, kisika kisika, halogenidi, veći metalni oksidi nitroorganic spoja i t. D. reducensi njoj su metali i njihovi oksidi, niži vodik, i spojevi ugljikovodika. Kao elektroliti koriste:

1. Vodene otopine kiselina, sol alkalnog, i tako dalje. D.
2. Nevodene otopine s ionskom vodljivošću dobivene otapanjem soli u organskom ili anorganskom otapala.
3. sol otopi.
4. Kruti spojevi ionske rešetke, pri čemu jedan od pokretnih iona.
5. Matrix elektroliti. Ovo tekuće otopine ili topi se nalazi u pore krute neprovodljivoj tijela - elektronositelya.
6. Ion-exchange elektroliti. Ova čvrsta veza s fiksnim ionskih skupina istog znaka. još jedan znak Jone, a mobitel. Ovo svojstvo čini vodljivost elektrolita unipolarne.

galvanska baterija

Kemijski strujni izvori sastoje se od elektrokemijskih ćelija - stanice. Napetost u jednoj od tih stanica je mala - od 0.5 do 4V. Ovisno o potrebama, HIT koristiti galvanske baterije, koji se sastoji od više serijski povezanih elemenata. Ponekad se koristi paralelno ili serijski-paralelno spajanje više elemenata. U serijskom spoju uvijek uključuju samo iste primarne ćelije ili baterije. Oni bi trebali imati isti parametri su: elektrokemijska sustava, dizajn, proces varijacija i veličina. Za paralelni priključak moguće je koristiti elemente različitih veličina.

klasifikacija HIT

Kemijski izvori se razlikuju u:

• veličina;
• gradnja;
• reagensi;
• energoobrazuyuschey reakcija prirode.

Ovi parametri definiraju izvedbu HKD prikladnim za određenu primjenu.

Klasifikacija elektrokemijskih ćelija na temelju razlika u principu rada. Ovisno o tim karakteristikama, razlikujemo:

1. Primarni kemijski izvori - jednokratne stavke. Oni imaju određene dionice reagense, koji se troši u reakciji. Nakon takvog potpunog pražnjenja stanica gubi učinkovitost. U drugoj osnovnoj HIT zove galvanske ćelije. Vjerni će ih jednostavno nazvati - element. Najjednostavniji primjer je primarni izvor energije - „baterije” AA.
2. Punjive kemijske strujni izvori - baterije (koji se nazivaju i sekundarne, reverzibilna HIT) su za višekratnu upotrebu elemenata. Propuštanjem struje iz vanjskog kruga u suprotnom smjeru kroz bateriju, nakon potpunog pražnjenja provedeno reaktanti regenerira ponovno akumuliraju kemijsku energiju (koja se puni). S obzirom na mogućnost punjenja iz vanjskog konstantne struje izvoru se koristi za dugo vremena, povremeno napuniti. Proces generiranja električne energije se naziva akumulator pražnjenje. To su hit baterije mnogih elektroničkih uređaja (prijenosna računala, mobitela i tako dalje. N.).
3. Toplinski kemijski izvori - uređaji kontinuiranog djelovanja. Tijekom svog rada postoji kontinuirani protok novih serijama reagensa i uklanjanje produkata reakcije.
4. Spojeni (polutoplivnyh) elektrokemijski stanice imaju zalihu jedan od reaktanata. Drugi uređaj se isporučuje s vanjskim svijetom. Život uređaja ovisi o opskrbi prvi reaktant. Kombinirani kemijski izvori električne struje koriste se kao baterija, ako postoji mogućnost obnove svoj naboj prolaskom struje iz vanjskog izvora.
5. HIT obnovljivi puniti mehanički ili kemijski. Za njih, to je moguće zamijeniti nakon puna naboja proveo reagensi na nove dijelove. To jest, oni nisu kontinuirane uređaje kao dobro, kao što su baterije povremeno puniti.

karakteristike HIT

Glavne karakteristike kemijskih izvora energije su:

1. Otvoreni krug (OCV ili pražnjenje napona). Ta brzina ovisi ponajprije o elektrokemijskom sustav (kombinacija redukcijskim sredstvom, oksidacijskog sredstva i elektrolita). Također OCV utjecati na koncentraciju elektrolita, stupanj ispuštanja, temperature i drugih. OCV ovisi o vrijednosti struje koja teče kroz HIT.
2. Snaga.
3. Iscjedak struja - ovisno o vanjskoj otpor kruga.
4. Kapacitet - maksimalni iznos električne energije koji daje HIT kada je potpuno prazna.
5. Energetski sadržaj - maksimalna energija primljena u punopravno pražnjenje.
6. Karakteristike energije. Za baterije, to je prvenstveno zajamčena broj punjenja i pražnjenja, bez spuštanja kapacitet napona ili punjenja (resursa).
7. Temperatura performanse raspon.
8. vrijeme zadržavanja - maksimalna količina vremena između proizvodnje i prvog uređaja za pražnjenje.
9. Vijek trajanja - maksimalna ukupna skladištenje i poslovnog života. Za gorivo stanice važne razdoblja službe s kontinuiranim i prekidima.
10. Ukupna energija isporučena za cijelog životnog vijeka.
11. Mehanička čvrstoća u odnosu na vibracijama, udarcima, i tako dalje. N.
12. Sposobnost za rad u bilo kojem položaju.
13. Pouzdanost.
14. Lako održavanje.

Zahtjevi za HIT

Dizajn elektrokemijskih ćelija treba stvoriti okruženje pogodno za najefikasniji reakcije. Ti uvjeti uključuju:

• sprečavanje istjecanja tekućeg;
• ujednačena rad;
• mehanička čvrstoća (uključujući brtvljenje);
• odvajanje reaktanata;
• dobar kontakt između elektroda i elektrolita;
• pražnjenje struja iz zone reakcije na vanjski izlaz s minimalnim gubicima.

Trenutni izvori, kemijska mora ispunjavati sljedeće opće uvjete:

• najviše vrijednosti pojedinih parametara;
• Maksimalna temperatura kreće od operabilnost;
• najveća naprezanja;
• minimalni troškovi po jedinici energije;
• napon stabilnost;
• punjenje očuvanje;
• sigurnost;
• jednostavnost održavanja, i idealno nema potrebe za to;
• dugi vijek trajanja.

operacija HIT

Glavna prednost primarnih stanica - nema potrebe za bilo održavanje. Prije nego što počnete koristiti ih dovoljno da provjerite izgled, rok trajanja. Kada je spojen važno je promatrati polaritet i provjeru integriteta kontakata uređaja. Više složenih kemijskih izvori - baterije, traže ozbiljniji njegu. Svrha njihove usluge - maksimalna produženje života. Briga za baterije je:

• održavanje čistoće;
• nadzor otvorenog napon;
• održavanje razine elektrolita (za punjenje samo destiliranu vodu može se koristiti);
• Kontrola koncentracije elektrolita (preko mjerača - jednostavan uređaj za mjerenje gustoće tekućine).

Tijekom rada elektrokemijskih ćelija treba biti u skladu sa svim zahtjevima koji se odnose na sigurno korištenje električnih aparata.

HIT Klasifikacija elektrokemijskih sustava

Vrste kemijskih raspoloživih izvora, ovisno o sustavu:

• vode (kiselina);
• nikal-kadmij, nikal-željezo, nikal-cink;
• mangan-cink, bakar-cink, živa, cink, cink-klorid;
• srebrne cinka, srebra i kadmija;
• zrak metala;
• niklom vodik i srebro-vodik;
• mangan-magnezij;
• litij i t. d.

Moderna upotreba HIT

Trenutni izvori, kemijska Ona se trenutno koristi u:

• vozila;
• prijenosni uređaji;
• vojne i svemirske tehnike;
• znanstvene opreme;
• Medicina (srca).

Poznati primjeri HIT u kući:

• baterije (suhih);
• Baterije prijenosnih kućanskih aparata i elektronike;
• neprekidni izvor napajanja;
• akumulatori.

Osobito široko usvojen litij kemijske izvore struje. To je zbog činjenice da je litij (Li) ima najveću gustoću energije. Činjenica da ona ima negativan potencijal elektrode svih ostalih metala. Litij-ionske baterije (LIA) ispred svih drugih vrijednosti HKD i specifične energije radnog napona. Sada su se postupno svladati novu sferu - cestovni promet. U budućnosti znanstvenih pitanja vezanih uz poboljšanje litij baterija, kretati se u smjeru ultra-tankog dizajna i velikih teških baterija.