Химические источники тока

Аккумуляторы

Гальванические элементы широко используются в качестве химических источников тока. Существуют гальванические элементы, используемые на практике однократно и многократно. В последнем случае они называются аккумуляторы.

В гальваническом элементе одноразового использования после того, как реагенты (или хотя бы один из них) израсходуются полностью, напряжение на его полюсах падает ниже минимально допустимого уровня, и он становится непригодным для использования и подлежит замене.

Аккумулятор является устройством, которое используют многократно, т. е. процесс получения электрической энергии с его помощью носит циклический характер: на стадии заряда электрическая энергия превращается в химическую, на стадии разряда — химическая в электрическую. Различные типы аккумуляторов позволяют провести цикл разряд-заряд многие тысячи раз.

Аккумуляторы. В настоящее время наибольшее распространение нашли свинцовые (используются в автомобилях для запуска стартера), никель-металло-гидридные и литий-ионные аккумуляторы. Последние типы аккумуляторов в основном используются в изделиях электронной техники — переносных компьютерах, видеокамерах, фотоаппаратах и т. п.

На рисунке ниже схематически показано устройство свинцового аккумулятора. Он представляет собой сосуд, внутри которого находятся ячеистые электроды из свинца (с примесью Sb). Ячейки анода заполнены оксидом свинца(IV), а ячейки катода — металлическим свинцом. После заливания в сосуд раствора серной кислоты аккумулятор становится готовым к работе. По мере разряда на электродах (катоде и аноде) образуется сульфат свинца(П), который при последующем заряде вновь превращается в свинец (на катоде) и оксид свинца(IV) (на аноде).

Химические источники токаСхема устройства свинцового аккумулятора

Схема

Схема устройства марганцево-цинкового гальванического элемента

Процессы, протекающие в процессе эксплуатации (зарядке—разрядке) свинцового аккумулятора, можно представить следующей схемой:

2PbSO4 + 2H2O ↔ PbO2 + Pb + 2H2SO4.

Максимальное напряжение, которое дает свинцовый аккумулятор, составляет 1,9 — 2,1 В. Для получения более высокого напряжения аккумуляторы соединяют последовательно в батарею.

Гальванические элементы, используемые однократно. На рисунке выше схематически показано устройство наиболее широко распространенного марганцево-цинкового гальванического элемента. Анодом служит угольный электрод, а катодом — цинк в виде стаканчика, электролитом является очень вязкий раствор хлорида аммония (NH4C1) или щелочи (КОН). Максимальное напряжение, которое может развить один марганцево-цинковый элемент, составляет около 1,5—1,6 В. Чтобы получить большее напряжение, элементы также соединяют последовательно в батареи.

В последнее время широкое распространение получили литиевые гальванические элементы, развивающие напряжение до 3,5 В на один элемент. Это достигается благодаря использованию более активных реагентов (в частности, в качестве восстановителя — металлического лития, в качестве окислителя — фторированного углерода) и заменой воды как растворителя (с которой литий реагирует) на неводные среды.

Предыдущая статья: Следующая статья:
Поделитесь своим мнением
Для оформления сообщений Вы можете использовать следующие тэги:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>

 Рубрики
Свежие записи

Реклама

Похожие записи:
Поделитесь с друзьями:
Наверх