пользователей: 21251
предметов: 10459
вопросов: 177801
Конспект-online
зарегистрируйся или войди через vk.com чтобы оставить конспект.
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

I семестр:
» Химия
» Хим задачи

Химические источники тока. Гальванические элементы. Аккумуляторы.

Химические источники тока

Химические источники тока (ХИТ) — это такие источники тока, в которых химическая энергия активных веществ при протекании пространственно разделенных окислительно-восстановительных процессов превращается непосредственно в электрическую. Сово­купность активных веществ, на основе которых работает химиче­ский источник тока, называется электрохимической системой. Она может быть обратимой, когда образовавшиеся в процессе разряда вещества могут быть превращены в первоначальные, и необрати­мой. когда обратное превращение невозможно.

Химические источники тока делятся на первичные, вторичные и топливные элементы. Источники тока, действие которых осно­вано на использовании энергии необратимых химических систем, называют первичными, одноразовыми элементами. Такие гальвани­ческие элементы и их комбинации в обиходе называют батарейка­ми, хотя в технической литературе этот термин относится к бата­рее из нескольких элементов (англ. cell — элемент, baterry cell — батарея элементов).

Вторичные многоразовые источники тока работают за счет обратимых химических реакций, которые могут происходить в цикле «зарядка — разрядка» до тысячи раз. Одиночные вторич­ные аккумуляторные элементы и их комбинации обычно назы­вают аккумуляторами. Кроме того, используются аккумулятор­ные батареи.

Каждый элемент состоит из корпуса электродов и загущенного или твердого электролита. Химические процессы, обеспечивающие образование тока, протекают в электролите (загущенный раствор хлорида аммония) между анодом и катодом.

Системы, образующие анод — катод, могут быть марганцево­-цинковыми, воздушно-цинковыми, ртутно-цинковыми (с твер­дым электролитом). У марганцево-цинковых элементов анодом является цинковый сосуд, а катодом — угольный стержень с вы­водом наружу, вокруг которого уложен деполяризатор из смеси графита и диоксида марганца. В воздушно-цинковых элементах от­рицательным электродом является цинк, положительным — кис­лород воздуха. Ртутно-цинковые элементы, у которых анодом является оксид ртути, а катодом цинковый порошок, обладают боль­шей емкостью и величиной разрядного тока, чем марганцево-цин­ковые и воздушно-цинковые элементы.

 

Гальванический элемент

 – прибор, который преобразовывает химическую энергию в электрическую. Одним из таких элементов является элемент Даниэля – Якоби. Этот элемент состоит из двух электродов: цинкового и медного, – погруженных в соответствующие сульфатные растворы, между которыми пористая перегородка:

_161.png

При замыкании внешней цепи электроны переходят от Zn к Cu, происходит диффузия цинка в медь:

_162.png

Образуем электрохимическую схему:

_163.png

Анод – отрицательный электрод (слева). Катод – положительный электрод.

Для определения ЭДС этого элемента нужно сравнить стандартные электродные потенциалы обоих электродов. При записи электродных реакций принято, что окисленная форма находится в левой части, а восстановленная – в правой части уравнения.


_164.png
_165.png

где E0 – электродвижущая сила (ЭДС) гальванического элемента, когда все реагенты в стандартном состоянии.

ЭДС элемента вычисляется вычитанием из потенциала катода потенциала анода.

ЭДС элемента равна +0,34 – (–0,76) = 1,1 В; чем больше электродные потенциалы отличаются друг от друга, тем больше ЭДС. Если погрузить металл в раствор соли большей концентрации, то потенциал нестандартный. Значит, на величину электродного потенциала влияет концентрация и температура. Такая зависимость выражаетсяуравнением В. Нернста.

_166.png

где п – число ионов;

R – универсальная газовая постоянная;

Т – температура;

С – концентрация активных ионов в растворе;

F – число Фарадея = 96500 В.

Аккумуляторы

Электри́ческий аккумуля́тор — источник тока многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование (через заряд-разряд) для накопления энергии и автономного электропитания различных электротехнических устройств и оборудования, а также для обеспечения резервных источников энергии в медицине, производстве и в других сферах 

Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путём заряда, то есть пропусканием электрического тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Несколько аккумуляторов, объединённых в одну электрическую цепь, составляют аккумуля́торную батаре́ю.

 

Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях свинца и диоксида свинца в среде серной кислоты. Химическая реакция (слева направо — разряд, справа налево — заряд):

ea3146a728e9ac426108e4a1cd7766e7ce2f05f4

f390616af017bba2c5bf2c4bfc8e1b7cfdda55d3

Литий-ионный аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор

Алюминий-ионный аккумулятор

Характеристики


14.06.2016; 13:24
хиты: 8
рейтинг:0
Естественные науки
химия
неорганическая химия
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2016. All Rights Reserved. помощь