Πηγές χημικές του. Τύποι χημικών πηγών ρεύματος και η συσκευή

Τρέχουσες πηγές , χημικές (συντομογραφία ΙΜΕΤ) - προσαρμογή, κατά την οποία η ενέργεια μιας αντίδρασης οξειδοαναγωγής μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. άλλα ονόματα τους - ένα ηλεκτροχημικό κελί, γαλβανικό κύτταρο , ένα ηλεκτροχημικό κύτταρο. αρχή λειτουργίας τους είναι η εξής: η αλληλεπίδραση των δύο αντιδραστηρίων προκαλεί μια χημική αντίδραση με ένα συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα κατανομής ισχύος. Σε άλλες τρέχουσα διαδικασία πηγή παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας λαμβάνει χώρα σε πολλαπλά στάδια καθεστώς. κυκλοφόρησε το πρώτο θερμική ενέργεια, τότε μετατρέπεται σε μηχανική και μόνο τότε σε ηλεκτρική ενέργεια. Πλεονέκτημα ΙΜΕΤ - διαδικασία ενός σταδίου, δηλαδή η ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται απευθείας, παρακάμπτοντας τα βήματα της παροχής θερμικής και μηχανικής ενέργειας.

ιστορία

Πώς έκανε την πρώτη πηγή ρεύματος; χημικές πηγές κλήθηκαν γαλβανικά κύτταρα μετά την ιταλική επιστήμονας του δέκατου όγδοου αιώνα - Luigi Galvani. Ήταν ένας γιατρός, ανατόμος, φυσιολόγος και φυσικός. Ένας από τους τομείς της έρευνας ήταν να μελετήσει τις αντιδράσεις των ζώων σε διάφορες εξωτερικές επιρροές. Η χημική μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έχει ανοίξει Galvani τυχαία, κατά τη διάρκεια ενός από τα πειράματά του σε βατράχους. Είναι συνδεδεμένο με ένα ευαίσθητο νεύρο στα πόδια βατράχου δύο μεταλλικές πλάκες. Όταν αυτό συνέβη μυϊκή συστολή. Ίδια εξήγηση του φαινομένου αυτού του Galvani ήταν λάθος. Όμως, τα αποτελέσματα των πειραμάτων και παρατηρήσεων του βοήθησε τον συμπατριώτη του Alessandro Volta σε επόμενες μελέτες.

Volta ανέπτυξε στο έργο του τη θεωρία της εμφάνισης του ηλεκτρικού ρεύματος μέσω μιας χημικής αντίδρασης μεταξύ δύο μέταλλα σε επαφή με τον μυϊκό ιστό του βατράχου. Η πρώτη χημική πηγή ρεύματος έμοιαζε ένα δοχείο με άλμη, με πλάκες εμβαπτίζονται εντός αυτού του ψευδαργύρου και του χαλκού.

Στη βιομηχανική κλίμακα CCS άρχισε να παράγεται στο δεύτερο μισό του δέκατου ένατου αιώνα, χάρη στην Γάλλος Leklanshe που εφηύρε τα πρωτογενή κύτταρα του μαγγανίου-ψευδαργύρου με άλατος ηλεκτρολύτη, το όνομά του. Μετά από μερικά χρόνια, αυτό έχει βελτιωθεί ηλεκτροχημικό κελί με άλλους επιστήμονες και είναι το μόνο πρωτεύον χημικές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας πριν από το 1940.

Σχεδιασμός και λειτουργία ΙΜΕΤ

χημική τρέχουσα συσκευή πηγής περιλαμβάνει δύο ηλεκτρόδια (αγωγούς του πρώτου είδους) και το παρεμβαλλόμενο ηλεκτρολύτη (αγωγός του δεύτερου είδους, ή αγωγός ιόντων). Στα σύνορα της ηλεκτρονικής δυναμικό προκύπτει μεταξύ τους. Το ηλεκτρόδιο κατά την οποία ο αναγωγικός παράγοντας οξειδώνεται ονομάζεται η άνοδος, και η μία στην οποία η ανάκτηση οξειδωτικό - καθόδου. Μαζί με τον ηλεκτρολύτη, αποτελούν ένα ηλεκτροχημικό σύστημα.

Ένα υποπροϊόν της αντιδράσεως οξειδοαναγωγής μεταξύ των ηλεκτροδίων είναι η εμφάνιση ενός ηλεκτρικού ρεύματος. Κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης, ο αναγωγικός παράγοντας οξειδώνεται και το οξειδωτικό δίνει τα ηλεκτρόνια που τους αποδέχεται και λόγω αυτού έχει αποκατασταθεί. Η παρουσία του ηλεκτρολύτη μεταξύ της καθόδου και της ανόδου αποτελεί προϋπόθεση αντίδραση. Αν απλώς ανακατέψτε σκόνες από δύο διαφορετικά μέταλλα, καμία ηλεκτρική εκκένωση δεν συμβεί, όλη η ενέργεια θα απελευθερωθεί ως θερμότητα. Ο ηλεκτρολύτης είναι απαραίτητη για να απλοποιηθεί η διαδικασία της μεταφοράς ηλεκτρονίων. Τις περισσότερες φορές δρα διάλυμα άλατος ή τήγματος της ποιότητάς της.

Τα ηλεκτρόδια μοιάζουν μεταλλική πλάκα ή πλέγμα. Στο εμβάπτιση τους σε ηλεκτρολύτη προκύπτει μια ηλεκτρική διαφορά δυναμικού μεταξύ τους - την τάση ανοιχτού κυκλώματος. Η άνοδος έχει την τάση να αντίκτυπο των ηλεκτρονίων και μια κάθοδο - από την έγκρισή τους. Στην επιφάνειά τους αρχίζει χημική αντίδραση. Σταμάτησαν από το άνοιγμα της αλυσίδας, όπως επίσης και όταν ένα από τα αντιδραστήρια που καταναλώνονται. Breaking λαμβάνει χώρα με απομάκρυνση ενός από τα ηλεκτρόδια ή ηλεκτρολύτη.

συστήματα Σύνθεση ηλεκτροχημική

Τρέχουσες πηγές Τα χημικά οξειδωτικά χρησιμοποιούνται ως άλατα οξυγόνο οξύ, οξυγόνο, αλογονίδια, υψηλότερα οξείδια μετάλλων nitroorganic ένωσης και t. D. παράγοντες εκεί είναι μέταλλα και κάτω οξειδίων τους, υδρογόνο, και οι ενώσεις υδρογονανθράκων Μείωση. Όπως ηλεκτρολύτες που χρησιμοποιούνται:

1. Υδατικά διαλύματα οξέων, αλκαλίων, αλάτι και ούτω καθεξής. D.
2. Μη υδατικά διαλύματα με αγωγιμότητα ιόντων που λαμβάνεται με διάλυση του άλατος σε οργανικούς ή ανόργανους διαλύτες.
3. άλας τήκεται.
4. Στερεά ενώσεων με ιοντική πλέγμα, όπου ένα των κινητών ιόντων.
5. ηλεκτρολύτες Matrix. Τα Αυτή υγρά διαλύματα ή τήγματα που βρίσκεται στους πόρους ενός στερεού μη αγώγιμο σώμα - elektronositelya.
6. ηλεκτρολύτες ανταλλαγής ιόντων. Αυτή η σταθερή σύνδεση με την σταθερή ιοντική ομάδες του ίδιου σημείου. άλλο ένα σημάδι του Ιωνά, ενώ το κινητό. Αυτή η ιδιότητα καθιστά την αγωγιμότητα του μονοπολικού ηλεκτρολύτη.

γαλβανική μπαταρία

Χημική πηγές ρεύματος αποτελούνται από ηλεκτροχημικά κύτταρα - κύτταρα. Ένταση σε ένα από αυτά τα κύτταρα είναι μικρό - από 0,5 έως 4V. Ανάλογα με τις ανάγκες, χτύπησε χρήση γαλβανική μπαταρία, που αποτελείται από πολλά σειριακά συνδεδεμένα στοιχεία. Είναι μερικές φορές χρησιμοποιείται παράλληλα ή σε σειρά-παράλληλη σύνδεση πολλών στοιχείων. Σε ένα κύκλωμα σειράς περιλαμβάνουν πάντα μόνο τα ίδια πρωτογενή κύτταρα ή μπαταρίες. Θα πρέπει να έχουν οι ίδιες παράμετροι είναι: ηλεκτροχημικό σύστημα, το σχεδιασμό, την ποικιλία και το μέγεθος της διαδικασίας. Για την παράλληλη σύνδεση είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν στοιχεία διαφορετικών μεγεθών.

HIT ταξινόμηση

Χημική πηγές διαφέρουν ως προς:

• το μέγεθος?
• κατασκευή?
• αντιδραστήρια?
• αντίδραση energoobrazuyuschey Nature.

Αυτές οι παράμετροι καθορίζουν την απόδοση των CCS κατάλληλο για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.

Η κατάταξη των ηλεκτροχημικά στοιχεία με βάση τις διαφορές στην αρχή της λειτουργίας. Ανάλογα με τα χαρακτηριστικά αυτά, ξεχωρίζουν:

1. Πρωτογενής χημικές πηγές - είδη μιας χρήσης. Έχουν ένα συγκεκριμένο αντιδραστήρια απόθεμα, το οποίο καταναλώνεται κατά την αντίδραση. Μετά από μια τέτοια πλήρη κυτταρική απαλλαγή χάνει την αποτελεσματικότητά. Σε μια άλλη πρωτογενή ΗΙΤ ονομάζεται γαλβανικά κύτταρα. Πιστοί θα καλέσει τους απλά - το στοιχείο. Το πιο απλό παράδειγμα μιας πρωτογενούς πηγής ενέργειας - «Μπαταρία» AA.
2. Επαναφορτιζόμενες χημικά πηγές ρεύματος - μπαταρίες (ονομάζεται επίσης δευτερεύον, αναστρέψιμη ΙΜΕΤ) είναι επαναχρησιμοποιήσιμα στοιχεία. Περνώντας ένα ρεύμα από το εξωτερικό κύκλωμα στην αντίστροφη κατεύθυνση μέσω της μπαταρίας μετά την πλήρη αποφόρτιση δαπανάται αντιδρώντα αναγεννώνται πάλι συσσωρεύονται χημική ενέργεια (φορτίζεται). Λόγω της δυνατότητας χρέωσης από μια εξωτερική συσκευή συνεχούς ρεύματος πηγής χρησιμοποιείται για μεγάλο χρονικό διάστημα, κατά διαστήματα για την επαναφόρτιση. Η διαδικασία της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας ονομάζεται η απόρριψη συσσωρευτής. Αυτές περιλαμβάνουν HIT μπαταρίες πολλών ηλεκτρονικών συσκευών (φορητοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα και ούτω καθεξής. Ν).
3. Θερμική χημικές πηγές - συσκευές συνεχούς δράσης. Κατά τη λειτουργία τους, υπάρχει μια συνεχής ροή νέες παρτίδες των αντιδραστηρίων και την απομάκρυνση των προϊόντων αντίδρασης.
4. Τα συνδυασμένα (polutoplivnyh) ηλεκτροχημικά κύτταρα έχουν ένα απόθεμα ενός από τα αντιδραστήρια. Η δεύτερη συσκευή τροφοδοτείται προς τα έξω. Η διάρκεια ζωής της συσκευής εξαρτάται από την παροχή του πρώτου αντιδραστηρίου. Οι συνδυασμένες χημικές πηγές του ηλεκτρικού ρεύματος που χρησιμοποιούνται ως μπαταρίες, αν υπάρχει η δυνατότητα της αποκατάστασης φορτίου τους με το πέρασμα ρεύμα από μια εξωτερική πηγή.
5. HIT ανανεώσιμες επαναφορτιστεί μηχανικά ή χημικά. Γι 'αυτούς, είναι δυνατόν να αντικατασταθεί μετά από μια πλήρη φόρτιση πέρασε αντιδραστήρια για νέα τμήματα. Δηλαδή, δεν είναι συνεχείς συσκευές, καθώς, όπως οι μπαταρίες επαναφορτίζονται κατά διαστήματα.

χαρακτηριστικά HIT

Τα κύρια χαρακτηριστικά των χημικών πηγές ενέργειας περιλαμβάνουν:

1. Τάση ανοικτού κυκλώματος (OCV ή μία τάση εκφόρτισης). Αυτό το ποσοστό εξαρτάται κυρίως από το ηλεκτροχημικό σύστημα (συνδυασμό ενός αναγωγικού παράγοντα, τον οξειδωτικό παράγοντα και του ηλεκτρολύτη). Επίσης OCV επηρεάζουν συγκέντρωση ηλεκτρολύτη, βαθμός εκφόρτισης, τη θερμοκρασία και άλλους. OCV εξαρτάται από την τιμή του ρεύματος που διαρρέει το HIT.
2. Ισχύς.
3. Το ρεύμα εκφόρτισης - ανάλογα με την αντίσταση εξωτερικό κύκλωμα.
4. Χωρητικότητα - το μέγιστο ποσό της ηλεκτρικής ενέργειας που δίνει HIT όταν είναι εντελώς αποφορτισμένη.
5. Το ενεργειακό περιεχόμενο - μέγιστη ενέργεια που έλαβε στην πλήρη συσκευή εκκένωσης.
6. χαρακτηριστικά Ενέργειας. Για τις μπαταρίες, είναι κατά κύριο λόγο εγγυημένη αριθμός των κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης χωρίς να μειώνεται η ικανότητα τάσης ή φόρτισης (πόρος).
7. απόδοση Εύρος θερμοκρασίας.
8. χρόνος αποθήκευσης - το μέγιστο χρονικό διάστημα που μεταξύ της κατασκευής και της πρώτης συσκευής εκκένωσης.
9. Διάρκεια ζωής - η μέγιστη συνολική αποθήκευση και επαγγελματικής ζωής. Για κυψέλες καυσίμου είναι σημαντικές περιόδους της υπηρεσίας με συνεχή και διακοπτόμενη λειτουργία.
10. Η συνολική ενέργεια που παρέχεται για όλη τη διάρκεια ζωής.
11. Μηχανική αντοχή σε σχέση με δόνηση, σοκ, και ούτω καθεξής. N.
12. Δυνατότητα να εργαστεί σε οποιαδήποτε θέση.
13. Αξιοπιστία.
14. Εύκολη συντήρηση.

Απαιτήσεις για HIT

Ο σχεδιασμός των ηλεκτροχημικών στοιχείων θα πρέπει να παρέχουν ένα περιβάλλον ευνοϊκό για την πιο αποτελεσματική αντίδραση. Οι προϋποθέσεις αυτές περιλαμβάνουν:

• εμποδίζοντας ρεύμα διαρροής?
• ομοιόμορφη εργασία?
• μηχανική αντοχή (συμπεριλαμβανομένων σφράγισης)?
• διαχωρισμό των αντιδρώντων?
• καλή επαφή μεταξύ των ηλεκτροδίων και του ηλεκτρολύτη?
• ρεύμα εκφόρτισης από τη ζώνη αντιδράσεως με μία εξωτερική έξοδο με ελάχιστες απώλειες.

Πηγές χημικές πρέπει να πληρούν τις ακόλουθες προϋποθέσεις:

• οι υψηλότερες τιμές των συγκεκριμένων παραμέτρων?
• μέγιστο εύρος θερμοκρασίας λειτουργικότητας?
• το μεγαλύτερο άγχος?
• το ελάχιστο κόστος μιας μονάδας ενέργειας?
• τάση σταθερότητα?
• φόρτιση συντήρησης?
• την ασφάλεια?
• ευκολία συντήρησης, και ιδανικά καμία ανάγκη για αυτό?
• μεγάλη διάρκεια ζωής.

HIT Operation

Το κύριο πλεονέκτημα των πρωτογενών κυττάρων - καμία ανάγκη για οποιαδήποτε συντήρηση. Πριν αρχίσετε να χρησιμοποιείτε τους αρκετά για να ελέγξετε την εμφάνιση, διάρκεια ζωής. Όταν είστε συνδεδεμένοι, είναι σημαντικό να παρατηρήσουμε την πολικότητα και να ελέγξετε την ακεραιότητα των επαφών της συσκευής. Πιο πολύπλοκες χημικές πηγές - οι μπαταρίες, απαιτώντας μια πιο σοβαρή προσοχή. Ο σκοπός της υπηρεσίας τους - η μέγιστη παράταση της ζωής. Η φροντίδα για την μπαταρία είναι:

• διατήρηση της καθαριότητας?
• την παρακολούθηση της τάσης ανοικτού κυκλώματος?
• διατηρώντας τη στάθμη του ηλεκτρολύτη (για επαναπλήρωση μόνο αποσταγμένο νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί)?
• Ο έλεγχος της συγκέντρωσης ηλεκτρολύτη (μέσω υδρόμετρο - απλή συσκευή για τη μέτρηση της πυκνότητας του ρευστού).

Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της ηλεκτροχημικές κυψέλες πρέπει να συμμορφώνονται με όλες τις απαιτήσεις σχετικά με την ασφαλή χρήση των ηλεκτρικών συσκευών.

HIT Ταξινόμηση των ηλεκτροχημικών συστημάτων

Τύποι χημικών πηγών ρεύματος, ανάλογα με το σύστημα:

• οδηγήσει (οξύ)?
• νικελίου-καδμίου, νικελίου-σιδήρου, νικελίου-ψευδαργύρου?
• μαγγάνιο-ψευδάργυρο, χαλκό-ψευδάργυρο, υδράργυρο, ψευδάργυρο, ψευδάργυρο-χλωρίδιο?
• αργύρου-ψευδαργύρου, αργύρου και κάδμιο?
• air-μέταλλο?
• νικελίου-υδρογόνου και αργύρου-υδρογόνο?
• μαγγάνιο-μαγνησίου?
• λίθιο και t. δ.

Η σύγχρονη χρήση του ΙΜΕΤ

Πηγές χημικές Χρησιμοποιείται σήμερα:

• οχήματα?
• φορητές συσκευές?
• στρατιωτικών και στο χώρο της τεχνολογίας?
• επιστημονικού εξοπλισμού?
• Ιατρική (βηματοδότες).

Γνωστά παραδείγματα του ΙΜΕΤ στο σπίτι:

• μπαταρίες (ξηρά κύτταρα)?
• μπαταρίες φορητών οικιακών συσκευών και ηλεκτρονικών?
• αδιάλειπτης παροχής ρεύματος?
• μπαταρίες αυτοκινήτων.

Ειδικά υιοθετηθεί ευρέως λιθίου χημικές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το λίθιο (Li) έχει την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα. Το γεγονός ότι μπορεί να υπερηφανεύεται για το αρνητικό δυναμικό του ηλεκτροδίου από όλα τα άλλα μέταλλα. μπαταρίες ιόντων λιθίου (LIA) μπροστά από όλες τις άλλες τιμές του CCS και ειδική ενέργεια της τάσης λειτουργίας. Τώρα που σταδιακά κυριαρχήσει μια νέα σφαίρα - οδικές μεταφορές. Στο μέλλον επιστημονικές εξελίξεις που σχετίζονται με τη βελτίωση των μπαταριών λιθίου, θα κινηθεί προς την κατεύθυνση των σχεδίων υπέρλεπτων και μεγάλες μπαταρίες βαρέως τύπου.