Fontes químicos de corrente. Tipos de fontes de corrente químicos e dispositivo

fontes de corrente , química (HIT abreviado) - adaptación, no que a enerxía dunha reacción redox é convertida en enerxía eléctrica. Os seus outros nomes - un electroquímico móbiles, célula galvánica , unha célula electroquímica. O seu principio de funcionamento é o seguinte: a interacción dos dous reactivos orixina unha reacción química cunha distribución de potencia de corrente eléctrica constante. Noutro proceso actual fonte xeradora de electricidade produce réxime de varios estadios. Primeiro liberada enerxía térmica, a continuación, é transformado mecánico e só despois en enerxía eléctrica. Vantaxe Hit - proceso dunha etapa, é dicir, a enerxía eléctrica obtense directamente, evitando os pasos de proporcionar térmicas e enerxías mecánicas.

historia

Como xurdiu a primeira fonte de corrente? fontes químicas foron chamados de células galvânicas tras o científico italiano do século XVIII - Luigi Galvani. Era médico, anatomista, fisiologista e físico. Unha das áreas da súa investigación foi estudar as reaccións dos animais a varias influencias externas. O método químico de produción de electricidade foi aberto Galvani accidentalmente durante unha das súas experiencias con ras. El é ligado a un nervio exposto nas pernas de ra dúas placas de metal. Cando isto aconteceu contracción muscular. explicación propia deste fenómeno da Galvani estaba mal. Pero os resultados dos seus experimentos e observacións axudou seu compatriota Alessandro Volta en estudos posteriores.

Volta expuxo no seu traballo a teoría de aparición de corrente eléctrica a través dunha reacción química entre os dous metais en contacto co tecido muscular da ra. A primeira fonte de corrente químico semella un recipiente con solución salina, con placas somerxidas nela de cinco e de cobre.

Na escala industrial CCS comezou a ser producido na segunda metade do século XIX, grazas ao francés Leklanshe que inventaron as células de manganeso-cinco fondo con eletrólitos de sal, en homenaxe a el. Despois dalgúns anos, esta foi mellorada célula electroquímica a outros científicos e é a única fonte químicas primarias de enerxía eléctrica antes de 1940.

Deseño e operación HIT

dispositivo de fonte de corrente química inclúe dous electrodos (condutores do primeiro tipo) eo electrólito interveniente (condutor do segundo tipo, ou condutor de ións). Na fronteira do potencial electrónico xorde entre eles. O electrodo no cal o axente de redución é oxidado chamado o ánodo, ea unha recuperación no que o oxidante - cátodo. Xunto co eletrólitos, eles constitúen un sistema electroquímico.

Un produto secundario da reacción redox entre os electrodos é a aparición dunha corrente eléctrica. Durante esta reacción, o axente de redución é oxidado eo oxidante dá os electróns que os aceptan e debido a iso é restaurado. A presenza do electrólito entre o cátodo eo ánodo é unha condición previa da reacción. Só mesturar post de dous metais diferentes, sen descarga eléctrica non ocorre, toda a enerxía será liberada como calor. O electrólito é necesario para simplificar o proceso de transferencia de electróns. Na maioría das veces actúa solución salina ou fusión da súa calidade.

Os electrodos parecido con placa de metal ou reixa. Na súa inmersión no electrólito xorde unha diferenza de potencial eléctrico entre eles - a tensión do circuíto aberto. O ánodo ten a tendencia de impacto de electróns e un cátodo - a súa adopción. Na súa superficie de reacción química é iniciada. Deixaron pola apertura da cadea, así como cando un dos reactivos consumido. Quebra ten lugar por eliminación dun dos electrodos ou electrólito.

sistemas composición eletroquímicos

fontes de corrente oxidantes químicos son utilizados como sales de ácidos con osíxeno, o osíxeno, halogenetos, idos de metal máis elevadas composto nitroorganic e t. D. axentes aí son os metais e os seus óxidos inferiores, hidróxeno, compostos de hidrocarburos e redución. Como Electrolitos utilizados:

1. As solucións acuosas de ácidos, álcalis, sal e así por diante. D.
2. As solucións non acuosos con condutividade iónica obtidos por disolución do sal en disolventes orgánicos ou inorgánicos.
3. sal derrete.
4. compostos sólidos con estrutura iónica, en que un dos ións móbiles.
5. eletrólitos matriz. Estas solucións líquidas ou fundidos están situados nos poros dun corpo sólido non condutor - elektronositelya.
6. eletrólitos Ion Exchange. Esta conexión sólida cos grupos iónicos fixos do mesmo signo. outro sinal de Jonas, mentres móbil. Esta propiedade fai que a condutividade da unipolar eletrólitos.

batería galvánica

fontes de corrente químicos consisten en células eletroquímicas - células. A tensión nunha destas células é pequena - de 0,5 a 4V. Dependendo das necesidades, HIT usar a batería galvánica, que consta de varios elementos conectados en serie. Ás veces é usado en paralelo ou en conexión en serie-paralelo de varios elementos. Nun circuíto en serie sempre incluír só as mesmas pilas ou baterías. Deben ter os mesmos parámetros son: sistema electroquímico, deseño, variación e tamaño do proceso. Para a conexión en paralelo é posible a utilización de elementos de diferentes tamaños.

HIT clasificación

fontes químicas difiren en:

• tamaño;
• construción;
• reactivos;
• Natureza reacción energoobrazuyuschey.

Estes parámetros definen o funcionamento do CCS axeitados para unha aplicación particular.

Clasificación de células eletroquímicas con base en diferenzas de principio de funcionamento. Dependendo destas características, distínguense:

1. fontes químicas primarias - elementos desbotables. Teñen certos reactivos banco, que é consumida na reacción. Despois de tal célula de descarga de cheo perde eficacia. Noutro HIT primario é chamado de células galvânicas. Fiel simplemente chamalos - o elemento. O exemplo máis simple de unha fonte de enerxía primaria - "Batería" AA.
2. fontes recargables químicos actuais - baterías (tamén chamado de secundario, HIT reversible) son elementos reutilizables. Por paso dunha corrente a partir do circuíto externo na dirección inversa a través da batería tras vertedura gasto reactivos completos son rexenerados de novo acumulador de enerxía química (a cargarse). Debido á posibilidade de cobrar a partir dun dispositivo de fonte de corrente constante externo é usado por un longo tempo, intermitentemente para actualizar. O proceso de xeración de enerxía eléctrica se chama a descarga do acumulador. Estes inclúen baterías de acerto de moitos dispositivos electrónicos (portátiles, teléfonos móbiles e así por diante. N.).
3. fontes químicas térmicas - Dispositivos de acción continua. Durante o seu funcionamento, hai un fluxo continuo de novos lotes de reactivos e retirada de produtos de reacción.
4. As células (polutoplivnyh) combinados electroquímicos ten un stock de un dos reactivos. O segundo aparello funciona ao exterior. A vida útil do dispositivo depende do subministro da primeira reactivo. fontes químicas combinados de corrente eléctrica son usados como baterías, se hai a posibilidade de restaurar a súa carga pasando a corrente a partir dunha fonte externa.
5. HIT renovable actualizar mecánica ou quimicamente. Para eles, é posible substituír tras unha carga completa pasou reactivos sobre novas porcións. É dicir, non son dispositivos continuas tamén, como as baterías periodicamente actualizar.

características HIT

As principais características das fontes de enerxía químicas inclúen:

1. tensión de circuíto aberto (OCV ou unha tensión de descarga). Esta taxa depende principalmente do sistema electroquímico (combinación dun axente redutor, o axente oxidante eo electrólito). Tamén OCV afectar a concentración de electrólito, grao de descarga, temperatura e outros. OCV depende do valor da corrente que flúe a través do hit.
2. Poder.
3. A corrente de descarga - dependendo da resistencia do circuíto externo.
4. Capacidade - a cantidade máxima de enerxía que dá HIT cando está totalmente descargada.
5. O contido de enerxía - enerxía máxima recibida no dispositivo de descarga completa.
6. características enerxéticas. No caso das baterías, se pode garantir principalmente número de ciclos de carga-descarga, sen reducir a capacidade de voltaxe ou carga (de recursos).
7. desempeño gama de temperaturas.
8. tempo de almacenamento - a cantidade máxima de tempo entre a fabricación eo primeiro dispositivo de descarga.
9. vida de servizo - o almacenamento total máximo e vida profesional. Para pilas de combustible son períodos importantes de servizo con operación continua e intermitente.
10. A enerxía total proporcionada para toda a vida.
11. resistencia mecánica en relación á vibración, choque, e así por diante. N.
12. Capacidade de traballar en calquera posición.
13. Fiabilidade.
14. Fácil mantemento.

Requisitos para HIT

O deseño de células eletroquímicas debe proporcionar un ambiente propicio para a reacción máis eficiente. Estas condicións inclúen:

• prevención de fugas de corrente;
• traballo uniforme;
• resistencia mecánica (incluíndo selado);
• separación dos reactivos;
• un bo contacto entre os electrodos e electrólitos;
• a cadea de descarga desde a zona de reacción a unha saída exterior con perdas mínimas.

Fontes químicos de corrente debe atender aos seguintes requisitos xerais:

• os máis altos valores de parámetros específicos;
• gama de temperatura máxima de operatividade;
• o maior estrés;
• o custo mínimo de unha unidade de enerxía;
• Estabilidade da tensión;
• cobrar conservación;
• seguridade;
• facilidade de mantemento e, idealmente, non é necesario para iso;
• longa vida útil.

HIT operación

A principal vantaxe de pilas - sen necesidade de ningún tipo de mantemento. Antes de comezar a usalos como para comprobar a aparición, data de caducidade. Cando conectado, é importante observar a polaridade e comprobar a integridade dos contactos do seu dispositivo. Máis fontes químicas complexas - baterías, están esixindo un coidado máis serio. O propósito do seu servizo - a extensión máxima da vida. Coidado coa batería é:

• mantemento da limpeza;
• supervisar a tensión de circuíto aberto;
• manter o nivel de electrólito (para recarga só auga destilada pode ser usado);
• O control da concentración de electrólitos (por medio de densímetro - dispositivo simple para medir a densidade do fluído).

Durante a operación de células eletroquímicas ten cumprir as esixencias relativas ao uso seguro de aparellos eléctricos.

HIT Clasificación dos sistemas eletroquímicos

Tipos de fontes de corrente químicos, dependendo do sistema:

• levar (ácido);
• níquel-cadmio, níquel-ferro, níquel-zinc;
• manganeso-cinco, de cobre-cinco, mercurio, zinc, cinc-cloruro;
• prata-zinc, prata e cadmio;
• aire metálico;
• níquel-prata-hidróxeno e hidróxeno;
• manganeso e de magnesio;
• de litio e t. d.

O uso moderno da HIT

Fontes químicos de corrente Actualmente úsase en:

• vehículos;
• dispositivos portátiles;
• militar e tecnoloxía espacial;
• equipamento científico;
• Medicine (marcapasos).

Exemplos familiares de HIT na casa:

• pilas (células secas);
• baterías electrodomésticos portátiles e electrónicos;
• fonte de alimentación ininterrompida,
• baterías de coche.

Especialmente amplamente adoptada fontes químicas de litio de electricidade. Isto é debido ao feito de litio (Li) ten a maior densidade de enerxía. O feito de que posúe o negativo potencial do electrodo de todos os outros metais. baterías de litio (LIA) por diante de todos os outros valores de CCS e enerxía específica da tensión de funcionamento. Agora gradualmente dominar unha nova esfera - transporte por estrada. No futuro, os desenvolvementos científicos relacionados coa mellora de baterías de litio, pode moverse na dirección de modelos ultrafinos e baterías pesadas grandes.