Vegyi áramforrások. Típusú kémiai áramforrások és az eszköz

Áramforrások , kémiai (rövidítve HIT) - adaptáció, amelyben az energia egy redox reakció alakul át elektromos energiává. Az egyéb nevek - elektrokémiai cella, galvánelem , egy elektrokémiai cellában. A működési elve a következő: a kölcsönhatás a két reagens okoz kémiai reakció egy állandó elektromos áram teljesítmény kiosztás. Más forrásból folyamat villamos áram lép fel többlépcsős rendszer. Első megjelent hőenergia, akkor átalakul mechanikai és csak ezután át elektromos energiává. Előny HIT - az egylépcsős eljárás, azaz a villamos energia közvetlenül kapjuk, megkerülve a lépései során termikus és mechanikai energiák.

történet

Hogyan alakult ki az első áramforrást? kémiai források hívták galvánelemek miután az olasz tudós a tizennyolcadik század - Luigi Galvani. Orvos volt, anatómus, fiziológus és fizikus. Az egyik terület a kutatás volt, hogy tanulmányozza a reakciók az állatok különböző külső hatások. A kémiai eljárás áramtermelés bontott Galvani véletlenül során az egyik kísérletek békák. Ez össze van kapcsolva egy nyers ideg a békacombokért két fémlemez. Amikor ez megtörtént izom-összehúzódás. Saját magyarázat erre a jelenségre Galvani tévedett. De az eredmények az ő megfigyelések és kísérletek segített honfitársa Alessandro Volta a későbbi vizsgálatok során.

Volta kifejtett munkáját elmélete előfordulása elektromos áram segítségével a kémiai reakció a két érintkező fémek izomszövetébe a béka. Az első kémiai áramforrás nézett ki, mint egy konténer sóoldattal, a tányérok elmerül abban a cink és a réz.

Az ipari léptékű CCS kezdték elő a második felében a tizenkilencedik század, hála a francia Leklanshe aki feltalálta az elsődleges mangán-cink sejtek sóval elektrolit, róla nevezték el. Néhány év elteltével, ez javult elektrokémiai cella más tudósok és az egyetlen elsődleges kémiai áramforrás 1940 előtt.

Tervezése és üzemeltetése HIT

kémiai áramforrás eszköz tartalmaz két elektróda (vezeték az első fajta) és a beavatkozó elektrolit (vezeték a második fajta, vagy ion vezeték). A határon elektronikus potenciális merül fel közöttük. Az elektróda, amelyen a redukálószer oxidáljuk nevezzük az anód, és az egyik, amelynél az oxidálószer-hasznosítás - katód. Az elektrolittal együtt, azok olyan elektrokémiai rendszer.

A mellékterméke a redox reakció az elektródák között az előfordulása az elektromos áram. A reakció során, a redukálószer oxidálódik és az oxidálószer ad az elektronok, hogy elfogadja őket, és ennek köszönhetően helyreáll. A jelenléte az elektrolit a katód és az anód előfeltétele reakciót. Ha csak keverjük össze por két különböző fémből, nem elektromos kisülés nem fordul elő, az összes felszabaduló energia hő formájában. Az elektrolit szükséges, hogy a folyamat hatékonyságának az elektrontranszfer. Leggyakrabban jár sóoldat vagy olvadék a minőség.

Az elektródák néz ki, mint fémlemez vagy rács. Saját merítés elektrolit keletkezik elektromos potenciál különbség köztük - a nyitott áramköri feszültség. Az anód hajlamos hatását az elektronok és a katód - azok elfogadását. A felületükön kémiai reakció kezdődik. Ezek megállt nyitás által a lánc, valamint akkor, amikor a reagensek egyike fogyasztott. Törési zajlik eltávolításával egyik elektródot vagy elektrolit.

Összetétel elektrokémiai rendszerek

Áramforrások használt vegyszerek, mint oxidánsok oxigén savak és sók, az oxigén, halogének, nagyobb fém-oxidok nitroorganic kapcsolatot, és így tovább. D. Egy redukálószer bennük alacsonyabbak fémek és oxidjaik, hidrogén és szénhidrogén vegyületek. Ahogy az elektrolitok használni:

1. Vizes oldatai savak, lúgok, só, és így tovább. D.
2. A nemvizes oldatok ion vezetőképességű kapunk a só szerves vagy szervetlen oldószerek.
3. só megolvad.
4. Szilárd vegyületek ionrácsos, ahol az egyik a mozgatható ionok.
5. Matrix elektrolitok. Ez a folyékony oldatok vagy olvadékok található pórusaiban egy szilárd nem-vezető test - elektronositelya.
6. Az ioncserélő elektrolitok. Ezt a szilárd anyagot kapcsolat a fix ionos csoportokat az azonos jel. másik jele Jónás míg a mobil. Ez a tulajdonság teszi a vezetőképesség az elektrolit unipoláris.

galvanikus akkumulátor

Vegyi áramforrások állnak elektrokémiai cellák - sejtek. Feszültség az egyik ilyen sejtek kicsi - 0,5 4V. Attól függően, igényeinek, HIT használja galvanikus elem, amely több sorba kapcsolt elemek. Néha használják párhuzamosan vagy sorosan-párhuzamosan kapcsolt elemek. Egy soros áramkör minden esetben tartalmazzák az csak ugyanazt az elsődleges cellákat vagy az akkumulátort. Meg kell azonos paraméterek: elektrokémiai rendszer, tervezés, folyamat változása és méretét. A párhuzamos kapcsolás lehetséges elemeit használják különböző méretekben.

besorolás HIT

Kémiai források különböznek:

• mérete;
• építés;
• reagensek;
• Nature energoobrazuyuschey reakciót.

Ezek a paraméterek határozzák meg a teljesítményt a CCS alkalmas egy adott alkalmazás.

Besorolás elektrokémiai cellák különbségek alapján működési elve. Attól függően, hogy ezek a jellemzők, megkülönböztetni:

1. Elsődleges kémiai forrásokból - eldobható termékek. Van egy bizonyos állomány reagenseket, amelyek fogyasztják a reakcióban. Miután az ilyen teljes mentesítés sejt elveszti hatékonyságát. Egy másik elsődleges HIT hívják galvánelemek. Hűséges egyszerűen hívják őket - az elem. A legegyszerűbb példa egy elsődleges energiaforrás - „Battery” AA.
2. Újratölthető kémiai áramforrások - akkumulátorok (más néven másodlagos, reverzibilis HIT) újrafelhasználható elemek. A áramot a külső áramkör keresztül fordított irányban az akkumulátor után a teljes kisülési töltött reaktánsokat regeneráljuk újra felhalmozódó kémiai energia (töltődik). Mivel a lehetőségét, díjszabási külső áramgenerátor eszközt használnak hosszú ideig, időnként tölteni. A folyamat a villamos energia előállítására az úgynevezett akkumulátor kisülés. Ezek közé tartozik a HIT elemeket számos elektronikus eszközök (laptopok, mobiltelefonok és így tovább. N.).
3. Thermal kémiai forrásai - eszközök folyamatos akció. Működésük során van egy folyamatos áramlását új tételeinek reagensek és reakciótermékeket eltávolítjuk.
4. Az egyesített (polutoplivnyh) elektrokémiai cellák egy állomány egyik reagenst. A második készülék tartozéka a szabadba. A készülék élettartamát függ a kínálat az első reagens. Kombinált kémiai forrásai elektromos áram használják az elemek, ha van lehetősége visszaállítása díj átadásával jelenlegi külső forrásból.
5. HIT megújuló feltölthető mechanikai vagy kémiai úton. Számukra lehet cserélni, miután egy teljes töltés kimerült reagensek új részeket. Ez azt jelenti, hogy nem folyamatos eszközöket is, mint például az akkumulátorokat rendszeresen tölteni.

jellemzők HIT

A fő jellemzői a kémiai áramforrások közé tartoznak:

1. Üresjárati feszültség (OCV vagy váladékozó feszültség). Ez az arány elsődlegesen függ az elektrokémiai rendszer (kombinációja egy redukálószer, az oxidálószer és az elektrolit). Szintén OCV befolyásolja elektrolit koncentrációja, fokú mentesítés, a hőmérséklet és mások. OCV értékétől függ az átfolyó áram HIT.
2. Teljesítmény.
3. A kisülési áram - attól függően, hogy a külső áramkör ellenállását.
4. Kapacitás - a legnagyobb mennyiségű villamos ad HIT, ha teljesen lemerült.
5. Az energia tartalom - maximális energia kapott teljes mentesítés eszközt.
6. Energia jellemzőit. Az elemek esetében ez elsősorban garantált számú töltési-kisütési ciklust anélkül, hogy csökkenne a feszültség vagy töltés kapacitás (erőforrás).
7. Hőmérséklet tartomány teljesítményét.
8. Tárolási idő - a maximális időt közötti gyártási és az első ürítő eszközre.
9. Élettartam - a maximális teljes tárolási és a munka. Üzemanyagcellák fontos szolgálati időszakok folyamatos és szakaszos üzemmód.
10. A teljes energia a teljes élettartamot.
11. Mechanikai szilárdság tekintetében rázkódásnak, ütésnek, és így tovább. N.
12. Képes dolgozni bármilyen helyzetben.
13. Megbízhatóságát.
14. Egyszerű karbantartás.

Követelmények HIT

A design az elektrokémiai cellák kell biztosítania elősegítő környezet leghatékonyabb reakció. Ezek a feltételek a következők:

• megelőzésére aktuális szivárgás;
• egyenletes munkát;
• mechanikai szilárdság (beleértve a tömítés);
• elválasztása a reagensek;
• közötti jó érintkezés az elektródák és elektrolit;
• kisütőáram a reakció zóna külső kimenet minimális veszteség mellett.

Vegyi áramforrások meg kell felelnie az alábbi általános követelményeknek:

• A legmagasabb értékeket az egyes paraméterek
• maximális hőmérséklet tartományban működőképességét;
• A legnagyobb feszültségű
• A minimális költsége egységnyi energia;
• feszültségstabilitásuk;
• tölteni megőrzése;
• biztonság;
• egyszerű karbantartás, és ideális esetben nincs rá szükség;
• hosszú élettartam.

Működés HIT

A fő előnye a primer sejtek - nincs szükség semmilyen karbantartást. Mielőtt elkezdi használni őket ahhoz, hogy ellenőrizze a megjelenés, eltarthatóságát. Amikor csatlakoztatva fontos megfigyelni a polaritás és ellenőrizze a integritását az eszköz kapcsolatok. Bonyolultabb vegyi forrásokból - akkumulátorok, igényes komolyabb ellátást. A cél a szolgáltatás - a maximális kiterjesztése az élet. Törődés az akkumulátor:

• karbantartása tisztaság;
• figyelemmel kíséri a nyugalmi feszültség;
• fenntartása az elektrolit szintjét (újratöltésére csak desztillált vizet lehet használni);
• Vezérlése az elektrolit koncentrációt (via sűrűségmérő - egyszerű eszköz mérésére folyadék sűrűsége).

Működés közben az elektrokémiai cellák kell felelniük minden vonatkozó követelményeket biztonságos használatát az elektromos készülékek.

HIT osztályozása elektrokémiai rendszerek

Típusú kémiai áramforrások, attól függően, hogy a rendszer:

• ólom (sav);
• nikkel-kadmium, nikkel-vas, nikkel-cink;
• mangán-cink, réz-cink, higany, cink, cink-klorid;
• ezüst-cink, ezüst és kadmium;
• levegő-fém;
• nikkel-hidrogén és ezüst-hidrogénatom;
• mangán-magnézium;
• lítium és t. d.

Modern felhasználása HIT

Vegyi áramforrások Ez a jelenleg használt:

• járművekhez;
• hordozható készülékek;
• katonai és űrtechnika;
• tudományos felszerelések;
• Medicine (pacemakerek).

Ismerős példák HIT az otthon:

• akkumulátorok (száraz sejtek);
• akkumulátorok hordozható háztartási gépek és elektronikai;
• szünetmentes tápegység;
• autó akkumulátorok.

Különösen széles körben elfogadott lítium kémiai áramforrás. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a lítium (Li) rendelkezik a legnagyobb energiasűrűségű. Az a tény, hogy a szálloda a negatív elektród potenciálja az egyéb fémek. Lítium-ion akkumulátorok (LIA), megelőzve minden más érték a CET és fajlagos energiája az üzemi feszültség. Most fokozatosan mester egy új szférában - a közúti közlekedés. A jövőben a tudományos fejlődés javításához kapcsolódó lítium akkumulátorok, akkor abba az irányba ultravékony tervez és nagy nehéz elemeket.