Celule galvanice

Celule galvanice

În primele experimente ale oamenilor de știință dintr-un recipient cu acid, au fost aruncate două plăci metalice: plăci de cupru și zinc. Plăcile au fost conectate printr-un conductor, după care au apărut bule de gaz pe placa de cupru și placa de zinc a început să se dizolve. Sa demonstrat că un curent electric trece prin conductor. Această cercetare a fost inițiată de omul de știință italian Galvani, de la el și a primit numele de elemente galvanice.







Ulterior, om de știință volți dezvoltat formă cilindrică a acestui element într-o coloană verticală care cuprinde un set de inele de cupru, zinc și pânză, conectate unul la celălalt, și impregnat cu un acid. Elementul vertical al înălțimii de jumătate de metru dezvoltat de Volta a produs o tensiune pe care o persoană o simțea.

Elementele galvanice sunt surse de energie electrică care produc curent electric prin metoda interacțiunii chimice a două metale în electrolit. Energia chimică din celulele galvanice este transformată într-un curent electric.

Principiul de funcționare

Acțiunea celulelor galvanice se bazează pe faptul că două metale diferite în mediul electrolitic interacționează una cu alta, ca urmare a formării unui curent electric în circuitul extern.

Celule galvanice

Astfel de elemente chimice se numesc astăzi baterii. Tensiunea bateriei depinde de tipul de metal utilizat și de numărul de elemente din acesta. Întregul dispozitiv al bateriei este amplasat într-un cilindru metalic. Electrozii sunt rețele de metal cu depunerea unui agent de reducere și a unui agent de oxidare.

Bateriile nu pot restabili proprietățile pierdute, deoarece realizează o conversie directă a energiei chimice a agentului oxidant și a agentului reducător în energie electrică. Reactivii chimici sunt consumați treptat în timp ce bateria funcționează, iar curentul electric este redus.

Terminalul negativ al bateriei este fabricat din zinc sau litiu, pierde electroni și este un agent reducător. O altă concluzie pozitivă joacă rolul unui oxidant, este făcută din oxid de magneziu sau săruri metalice. Compoziția electrolitului în condiții normale nu trece printr-un curent electric. Când circuitul electric se închide, electrolitul se sparge în ioni, ceea ce determină apariția conductivității sale electrice. Electrolitul constă de obicei dintr-o soluție de acid sau de săruri de sodiu și potasiu.

Tipuri și caracteristici ale dispozitivului

Bateriile sunt utilizate pe scară largă pentru alimentarea diferitelor dispozitive electronice, instrumente, tehnologie digitală și sunt împărțite în trei tipuri:

Celule galvanice de sare

Aceste baterii aparțin celulelor mangan-zinc și sunt cele mai utilizate în zilele noastre.

Avantajele bateriilor cu sare sunt:

  • Parametrii electrici acceptabili pentru multe domenii de utilizare.
  • Ușurința de utilizare.
  • Preț scăzut din cauza costurilor mici de fabricație.
  • Tehnologie de fabricare simplă.
  • Materii prime ieftine și accesibile.

Pentru o lungă perioadă de timp acest tip de baterii este cel mai popular, datorită raportului dintre calitate și preț. Cu toate acestea, în ultimii ani, producătorii au redus producția de celule electrolitice sare și chiar refuză să producă, deoarece cerințele pentru sursele de alimentare sunt sporite de producătorii de echipamente electronice.

Dezavantajele bateriilor cu sare sunt:

  • Termen de valabilitate minim, de cel mult 2 ani.
  • Scaderea brusca a proprietatilor cu scaderea temperaturii.
  • O scădere bruscă a capacității, cu o creștere a curentului de funcționare la valorile operaționale ale consumatorilor moderni.
  • Reducerea rapidă a tensiunii în timpul funcționării.

Celulele galvanice de sare pot curge, la sfârșitul descărcării, datorită scurgerii electrolitului datorită creșterii volumului electrodului pozitiv care stoarce electrolitul. Masa activă a electrodului pozitiv constă în dioxid de mangan și electrolit. Funcția de funingine și grafit, adăugată la amestecul activ, mărește conductivitatea electrică a amestecului activ. Cota lor este de la 8 la 20%, în funcție de marca bateriei. Pentru a crește durata de viață a oxidantului, amestecul activ este saturat cu un electrolit.







Electrodul minus este fabricat din zinc purificat, rezistent la coroziune. Există o mică fracțiune de cadmiu sau plumb, care este un inhibitor de coroziune. În trecut, bateriile folosite ca clorură de amoniu erau clorură de amoniu. Participă la formarea curentului, creează o patență a ionilor. Dar un astfel de electrolit nu a avut rezultate bune și a fost înlocuit cu clorură de zinc cu impurități de clorură de calciu. Elementele acide manganice funcționează mai mult și prezintă rezultate mai bune la temperaturi mai scăzute.

Celule galvanice

În celulele electrochimice sare, polul negativ este corpul zincului 7. Electrodul 6 este realizat dintr-un corp compact compact, impregnat cu un electrolit. În mijlocul acestei mase este o bară de carbon 5, tratată cu parafină pentru a reține umezeala în electrolit. În partea superioară, tija este închisă cu un capac metalic. În separatorul 4 există un electrolit gros. Camera de gaz 1 primește gaze formate atunci când bateria este acționată. În partea de sus, bateria este închisă cu o garnitură 3. Întreaga celulă galvanică este închisă într-o carcasă 2 din carton sau folie.

Baterii alcaline

Bateriile alcaline au apărut la mijlocul secolului trecut. În ele, dioxidul de mangan acționează ca agent de oxidare, iar zincul pulbere ca agent reducător. Acest lucru face posibilă mărirea suprafeței. Pentru a proteja împotriva coroziunii, amalgamarea a fost utilizată anterior. Dar, după interzicerea mercurului, se utilizează pulberi de zinc purificate, cu adăugarea altor metale și a inhibitorilor de coroziune.

Substanța activă a anodului bateriei alcaline (alcaline) a fost zincul purificat sub formă de pulbere cu adaos de aluminiu, indiu sau plumb. Amestecul catodic activ include dioxid de mangan, negru de acetilenă sau grafit. Electrolitul bateriilor alcaline constă în sodă caustică sau potasiu cu adaos de oxid de zinc.

Anodul pulbere permite creșterea semnificativă a utilizării amestecului activ, spre deosebire de bateriile cu sare. Bateriile alcaline au o capacitate mult mai mare decât bateriile saline, cu dimensiuni globale egale. Ei s-au arătat bine la lucru în frig.

O caracteristică a elementelor alcaline ale dispozitivului este zgura de praf, deci în locul sticlei de zinc utilizați o cutie de oțel pentru o ieșire pozitivă. Amestecul activ al electrodului pozitiv este situat în apropierea peretelui interior al carcasei de oțel. În bateria alcalină, este posibil să se plaseze mai mult din amestecul activ al electrodului pozitiv, spre deosebire de electrodul de sare.

Celule galvanice

Un separator de celofan, umezit cu un electrolit, este introdus în amestecul activ. Electrodul negativ din alamă trece prin centrul bateriei. Volumul rămas între separator și colectorul de curent negativ este umplut cu pastă anodică sub formă de zinc pulbere impregnat cu un electrolit gros. De obicei, un electrolit saturat cu compuși speciali de zinc este folosit ca electrolit. Acest lucru face posibilă prevenirea consumului de alcalii la începutul funcționării elementului și reducerea coroziunii. Masa bateriilor alcaline este mai mare decât cea a sării din cauza cazului din oțel și densitatea mai mare a amestecului activ.

În multe parametri de bază, celulele galvanice alcaline depășesc elementele de sare. Prin urmare, volumul producției de baterii alcaline este în creștere.

Baterii de litiu

Bateriile cu litiu sunt utilizate în diverse dispozitive moderne. Ele sunt disponibile în diferite dimensiuni și tipuri.

Celule galvanice

Există baterii cu litiu și baterii cu litiu. care au mari diferențe. Bateriile au un electrolit organic solid, spre deosebire de alte tipuri de elemente. Celulele de litiu sunt utilizate în locuri unde sunt necesare curenți de descărcare medie și mică, o tensiune stabilă de funcționare. Bateria cu litiu poate fi reîncărcată de un anumit număr de ori, iar bateriile nu sunt proiectate pentru aceasta și sunt utilizate o singură dată. Acestea nu pot fi deschise sau reîncărcate.

Cerințe de bază pentru producție
  • Sigilarea sigură a carcasei. Nu scurgeți electrolitul și nu penetrați alte substanțe din mediul înconjurător. Încălcarea de etanșeitate duce la aprinderea lor, deoarece litiul este un element extrem de activ. O baterie cu sigiliu stricat nu este adecvată pentru funcționare.
  • Producția trebuie să aibă loc în încăperi închise, cu atmosferă de argon și control al umidității.

Forma bateriilor cu litiu poate fi cilindrică, disc sau prismatică. Dimensiunile sunt practic aceleași ca și alte tipuri de baterii.

Domeniul de aplicare

Celulele galvanice de litiu au o durată de viață mai lungă, comparativ cu alte elemente. Domeniul de aplicare este foarte larg:

avantaje

  • Gama largă de temperaturi de funcționare.
  • Dimensiuni și greutate compacte.
  • Operație prelungită.
  • Parametri stabili în condiții diferite.
  • Capacitate mare.

deficiențe

  • Posibilitatea unui incendiu brusc când regulile de utilizare nu sunt respectate.
  • Preț ridicat, în comparație cu alte tipuri de baterii.
Subiecte similare:






Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: