Tokovni viri, kemična. Vrste kemijskih sedanjih virov in naprave

Tekoči viri , kemična (okrajšano HIT) - prilagoditev, v katerem se energija iz redoks reakcije pretvorimo v električno energijo. Njihova druga imena - elektrokemično celic, galvanska celica , elektrokemično celico. Njihov način delovanja je naslednji: interakcija dveh reagentov povzroči kemično reakcijo s trenutnim dodelitev konstantno električno energijo. V drugi vir postopek za generiranje električne energije toka pride do večstopenjskega sistema. Prva sproščena toplotna energija, nato pa se je preoblikovala v mehansko in šele nato v električno energijo. Prednost HIT - enostopenjski postopek, tj elektrike dobimo neposredno, mimo korake zagotavljanja termične in mehanske energije.

zgodba

Kako je prvi trenutni vir? kemični viri so bili imenovani galvanske celice po italijanski znanstvenik osemnajstega stoletja - Luigi Galvani. Bil je zdravnik, anatom, fiziolog in fizik. Eno od področij, njegove raziskave je bil preučiti reakcije živali na različnih zunanjih vplivov. Kemična način proizvodnje električne energije je bila odprta Galvani nesreči, v enem od svojih poskusov na žabe. To je povezano z surovi živca v žabji kraki dveh kovinskih plošč. Ko se je to zgodilo mišično krčenje. Lastna razlaga tega pojava Galvani je bilo narobe. Toda rezultati njegovih poskusov in opazovanj pomagal njegov rojak Alessandro Volta v nadaljnjih raziskavah.

Volta podan v svojem delu teorijo nastanka električnega toka s kemično reakcijo med dvema kovin v stiku z mišično tkivo srca kretnice. Prvi kemijski tokovni vir izgledalo posodo s slanico, s ploščami, potopljenimi v njem cinka in bakra.

V industrijskem merilu so začeli proizvajati v drugi polovici devetnajstega stoletja CCS, zahvaljujoč Francoz Leklanshe, ki je izumil primarne mangan, cink celice s soljo elektrolit, ki se imenuje po njem. Po nekaj letih se je to izboljšalo elektrokemično celico do drugih znanstvenikov in je edini primarni kemičnih virov električne energije do leta 1940.

Oblikovanje in delovanje HIT

kemična trenutni vir naprava vključuje dve elektrodi (vodnikov prve vrste) in intervenirajočimi elektrolita (vodnikom druge vrste, ali ion vodnika). Na meji elektronskega potenciala nastane med njima. Elektroda, na katerem je reducent oksidiran imenovana anoda, in tisti, pri katerih predelava oksidant - katoda. Skupaj z elektroliti, ki jih predstavljajo elektrokemično sistem.

Stranski produkt reakcije redoks med elektrodama je pojav električnega toka. V tej reakciji, je reducent oksidira in oksidant daje elektrone, ki jih sprejema in zaradi tega je obnovljena. Prisotnost elektrolita med katodo in anodo je predpogoj reakcija. Če samo zmešajte prah dveh različnih kovin, brez električnega praznjenja ne pride, vsa energija se sprosti v obliki toplote. Elektrolit je potrebno racionalizirati postopek prenosa elektronov. Najpogosteje deluje raztopino soli ali taline njegove kakovosti.

Elektrode izgledal kovinske plošče ali mrežo. Na njihovo potopitvijo v elektrolit nastane električno potencialno razliko med njima - napetost odprtega kroga. Anoda je težnja, da vpliva elektronov in katodo - do njihovega sprejetja. Na svoji površini začne kemična reakcija. Prenehali z odprtjem verige, kot tudi, ko je eden izmed reaktantov porabi. Breaking poteka po odstranitvi ene od elektrod in elektrolitov.

Sestava elektrokemijske sisteme

Tekoči viri kemičnih oksidantov uporabljamo kot soli kisika kislin, kisik, halogenidi, višje kovinskih oksidov nitroorganic spojine in t. D. reducenta njej so kovine in njihove nižje oksidi, vodik, in ogljikovodikovo spojine. Kot uporabljajo elektroliti:

1. Vodne raztopine kisline, alkalijske, soli in tako naprej. D.
2. Nevodne raztopine z ionsko prevodnostjo, dobljena z raztapljanjem soli z organskimi ali anorganskimi topil.
3. sol topi.
4. Trdne spojine z ionsko rešetke, kjer je eden izmed premičnih ionov.
5. Matrix elektroliti. Ta tekočina raztopine ali taline se nahajajo v porah trdne neprevodnega telesa - elektronositelya.
6. Ionsko izmenjavo elektroliti. To trdno povezavo s fiksnimi ionskimi skupinami istega znaka. še en znak Janezov, medtem ko mobilni telefon. Ta lastnost omogoča prevodnost elektrolitov unipolarni.

galvansko baterijo

Kemični tokovni viri so sestavljeni iz elektrokemijskih celic - celic. Napetost v eni od teh celic je majhen - od 0,5 do 4V. Glede na potrebe, HIT uporabo galvanske baterije, ki je sestavljena iz več zaporedno povezanih elementov. To se včasih uporablja vzporedno ali v seriji-paralelno priključitev več elementov. Pri zaporedni vezavi vedno vključujejo samo enake primarne celice ali baterije. Ti bi morali imeti enake parametri so: elektrokemijski sistem, oblikovanje, spreminjanje in velikost proces. Pri vzporedni vezavi se lahko uporabi elemente različnih velikosti.

klasifikacija HIT

Kemični viri se razlikujejo v:

• velikost;
• gradnja;
• reagenti;
• Narava energoobrazuyuschey reakcija.

Ti parametri opredeljujejo delovanje CCS primeren za določeno uporabo.

Razvrstitev elektrokemičnih celic, ki temeljijo na razlikah v principu delovanja. Glede na te značilnosti, razlikovati:

1. Primarni kemični viri - artikli za enkratno uporabo. Imajo določene reagente parka, ki se porabi pri reakciji. Po takem polno celico razrešnice izgubi učinkovitost. V drugem primarnem HIT se imenuje galvanske celice. Zvest se jih preprosto poklical - element. Najenostavnejši primer primarnega vira energije - "baterije" AA.
2. Polnilne kemijske tokovni viri - baterije (imenovana tudi sekundarni, reverzibilni HIT) so elementi za enkratno uporabo. S sprejemom tok iz zunanjega tokokroga v obratni smeri preko baterije po polni reagente praznjenja preživel regeneriramo znova kopičijo kemično energijo (polni). Zaradi možnosti polnjenja iz zunanjega konstantnim tokom vira napravi se uporablja za dolgo časa, občasno polniti. Proces proizvodnjo električne energije se imenuje odvajanje akumulator. Ti vključujejo HIT baterije mnogih elektronskih naprav (prenosnih računalnikov, mobilnih telefonov in tako naprej. N.).
3. Toplotna kemični viri - naprave neprekinjenega delovanja. Med delovanjem je neprekinjen tok novih serij reagentov in odstranjevanje reakcijskih produktov.
4. Združene (polutoplivnyh) celice za elektrokemično imajo zalogo enega od reaktantov. Druga naprava je na voljo na prosto. Življenjska doba naprave je odvisna od dobave prvega reaktanta. Kombinirani kemične vire električnega toka se uporabljajo kot baterije, če obstaja možnost za ponovno vzpostavitev svoje stroške, ki jih gre tok iz zunanjega vira.
5. HIT obnovljivi napolniti mehansko ali kemično. Za njih je mogoče zamenjati po polni napolnjenosti preživel reagenti na nove dele. To pomeni, da niso stalno naprave, kot tudi, kot so baterije občasno ponovno napolniti.

značilnosti HIT

Glavne lastnosti kemičnih virov električne energije, so:

1. napetosti odprtega tokokroga (OCV ali praznjenje napetost). Ta stopnja je odvisno predvsem od elektrokemično sistema (kombinacija reducenta, v oksidacijskim sredstvom in elektrolit). Tudi OCV vplivajo na koncentracijo elektrolitov, stopnjo razrešnice, temperature in drugih. OCV je odvisna od vrednosti toka, ki teče skozi HIT.
2. Moč.
3. praznjenja tok - odvisno od odpornosti zunanjega tokokroga.
4. Zmogljivost - največjo količino električne energije, ki daje HIT, ko je popolnoma izpraznjena.
5. Energijska vsebnost - največja energija je prejela v celoti napravi razrešnice.
6. Značilnosti energije. Za baterije, je v prvi vrsti zagotovljeno število ciklov polnjenja, praznjenja, brez znižanja zmogljivosti napetosti ali polnjenja (vir).
7. Temperatura uspešnosti območje.
8. čas skladiščenja - največja količina časa med proizvodnjo in prve naprave za izpust.
9. Življenjska doba - največjo skupno skladiščenje in poklicnega življenja. Za gorivo celice so pomembne obdobja storitve z neprekinjeno in s prekinitvami.
10. Celotna energija, oddana za celotno življenjsko dobo.
11. Mehanska trdnost glede na vibracije, šok, in tako naprej. N.
12. Sposobnost za delo v vsakem položaju.
13. Zanesljivost.
14. Enostavno vzdrževanje.

Zahteve za HIT

Zasnova elektrokemijskih celic mora zagotoviti okolje, ki je najbolj učinkovit odziv. Ti pogoji so:

• preprečevanje puščanja električnega toka;
• enotna delo;
• mehanska trdnost (vključno s tesnilnimi);
• ločitev reaktantov;
• dober stik med elektrodama in elektrolitom;
• udarni tok iz reakcijske cone na zunanji izhod z minimalnimi izgubami.

Tokovni viri, mora kemična izpolnjevati naslednje splošne pogoje:

• Najvišje vrednosti posameznih parametrov;
• Najvišja temperaturno območje operabilnosti;
• največji stres;
• minimalni stroški na enoto energije;
• napetostno;
• zaračuna ohranjanja;
• varnosti;
• enostavnost vzdrževanja, in v najboljšem primeru ni potrebe po njej;
• dolga življenjska doba.

delovanje HIT

Glavna prednost primarnih celic - ni potrebe po vzdrževanju. Preden jih začnete uporabljati dovolj preveriti videz, rok uporabnosti. Ko ste povezani, da je pomembno upoštevati polarnost in preveri celovitost stikov naprave. Več zapletenih kemičnih viri - baterije, ki zahtevajo bolj resno skrbi. Namen njihove storitve - največja podaljšanje življenja. Skrb za baterije je:

• vzdrževanje čistoče;
• spremljanje napetosti odprtih sponk;
• vzdrževanje nivoja elektrolita (za ponovno polnjenje le destilirano vodo lahko uporabimo);
• Nadzor koncentracije elektrolitov (preko hidrometra - enostavne naprave za merjenje gostote tekočine).

Med delovanjem elektrokemičnih celic morajo biti v skladu z vsemi zahtevami v zvezi z varno uporabo električnih naprav.

HIT Razvrščanje elektrokemijske sisteme

Vrste kemijskih sedanjih virov, odvisno od sistema:

• vodilo (kisline);
• nikelj-kadmij, nikelj-železo, nikelj-cink;
• mangan in cink, baker, cink, živo srebro, cink, cinkov klorid;
• srebro-cink, srebro in kadmij;
• zračno kovine;
• nikelj-vodik in srebro, vodik;
• mangan in magnezij;
• litijev t. d.

Sodobna uporaba HIT

Aktualni viri, kemična To se trenutno uporablja v:

• vozila;
• prenosne naprave;
• vojaške in vesoljske tehnologije;
• znanstvena oprema;
• Medicina (spodbujevalniki).

Znane primeri HIT v domu:

• baterije (suhe celice);
• baterije prenosne gospodinjski aparati in elektronika;
• neprekinjeno napajanje;
• akumulatorjev.

Še posebej široko sprejeta litij-kemičnih virov električne energije. To je posledica dejstva, da ima litij (Li), največjo gostoto energije. Dejstvo, da se ponaša negativni potencial elektrode za vse druge kovine. Litij-ionske baterije (LIA), pred vsemi drugimi vrednosti CCS in specifične energije delovne napetosti. Zdaj pa postopoma obvladali novo sfero - cestni promet. V prihodnjih znanstvenih dosežkov v zvezi z izboljšanjem litijevih baterij, bodo šle v smeri tankih modelov in velikih težkih baterij.