Kotitekoinen galvaaninen kenno autonomiseen virransyöttöön. Joidenkin galvaanisten kennojen ominaisuudet ja niiden lyhyet ominaisuudet Työssä käytettävät galvaaniset kennot
Edellytykset galvaanisten kennojen syntymiselle. Hieman historiaa. Vuonna 1786 italialainen lääketieteen professori, fysiologi Luigi Aloisio Galvani havaitsi mielenkiintoisen ilmiön: juuri avatun sammakon ruumiin takajalkojen lihakset, jotka oli ripustettu kuparikoukkuihin, supistuivat, kun tiedemies kosketti niitä teräsveitsellä. Galvani päätteli heti, että tämä oli "eläinsähkön" ilmentymä.
Galvanin kuoleman jälkeen hänen aikalaisensa Alessandro Volta, joka on kemisti ja fyysikko, kuvaisi ja esitteli julkisesti realistisemman mekanismin sähkövirran tuottamiseksi, kun eri metallit joutuvat kosketuksiin.
Volta tulee kokeiden sarjan jälkeen yksiselitteiseen johtopäätökseen, että virta ilmenee piirissä, koska siinä on kaksi eri metallia olevaa johdinta, jotka on sijoitettu nesteeseen, eikä tämä ole ollenkaan "eläinsähköä", kuten Galvani ajatteli. Sammakon jalkojen nykiminen oli seurausta eri metallien (kuparikoukut ja teräsveitsen) kosketuksesta syntyneen virran vaikutuksesta.
Volta näyttää samat ilmiöt, joita Galvani osoitti kuolleella sammakolla, mutta täysin elottomalla kotitekoisella elektrometrillä, ja antaa vuonna 1800 tarkan selityksen virran esiintymiselle: "toisen luokan (neste) johdin on keskellä ja on kosketuksissa kahden ensimmäisen luokan johtimen kanssa kahdesta eri metallista... Seurauksena on, että sähkövirta syntyy suuntaan tai toiseen."
Yhdessä ensimmäisistä kokeistaan Volta kastoi kaksi levyä - sinkkiä ja kuparia - happopurkkiin ja liitti ne langalla. Tämän jälkeen sinkkilevy alkoi liueta ja kupariteräkselle ilmestyi kaasukuplia. Volta ehdotti ja osoitti, että sähkövirta kulkee johdon läpi.
Näin keksittiin "Volta-elementti" - ensimmäinen galvaaninen kenno. Mukavuussyistä Volta antoi sille pystysuoran sylinterin (pylvään) muodon, joka koostui yhteenliitetyistä sinkin, kuparin ja kankaan renkaista, jotka on liotettu hapolla. Puoli metriä korkea voltaattipylväs loi jännitteen, joka oli herkkä ihmisille.
Koska tutkimuksen aloitti Luigi Galvani, nimi säilytti hänen muistonsa nimessään.
Galvaaninen kenno on kemiallinen sähkövirran lähde, joka perustuu kahden metallin ja/tai niiden oksidien vuorovaikutukseen elektrolyytissä, mikä johtaa sähkövirran esiintymiseen suljetussa piirissä. Siten galvaanisissa kennoissa kemiallinen energia muunnetaan sähköenergiaksi.
Galvaaniset kennot tänään
Galvaanisia kennoja kutsutaan nykyään akuiksi. Kolmen tyyppisiä paristoja käytetään laajalti: suola (kuiva), alkaliparisto (niitä kutsutaan myös alkaliseksi, "alkali" käännettynä englannista "alkaliksi") ja litium. Niiden toimintaperiaate on sama kuin Voltan vuonna 1800 kuvaama: kaksi metallia ja sähkövirta syntyy ulkoisessa suljetussa piirissä.
Akun jännite riippuu sekä käytetyistä metalleista että "akun" elementtien lukumäärästä. Paristot, toisin kuin akut, eivät pysty palauttamaan ominaisuuksiaan, koska ne muuttavat suoraan kemiallisen energian eli pariston muodostavien reagenssien (pelkistysaine ja hapetin) energian sähköenergiaksi.
Akun sisältämät reagenssit kuluvat sen toiminnan aikana ja virta pienenee vähitellen, joten lähteen vaikutus loppuu, kun reagenssit ovat reagoineet täydellisesti.
Alkali- ja suolakennoja (paristoja) käytetään laajalti erilaisten elektronisten laitteiden, radiolaitteiden, lelujen ja litiumkennojen virtalähteenä, ja litium-kennoja löytyy useimmiten kannettavista lääketieteellisistä laitteista, kuten glukometrit, tai digitaalisista laitteista, kuten kameroista.
Mangaani-sinkkikennot, joita kutsutaan suolaparistoiksi, ovat "kuivia" galvaanisia kennoja, jotka eivät sisällä nestemäistä elektrolyyttiliuosta.
Sinkkielektrodi (+) on lasin muotoinen katodi ja anodi on mangaanidioksidin ja grafiitin jauhemainen seos. Virta kulkee grafiittitangon läpi. Elektrolyytti on ammoniumkloridiliuoksen tahna, johon on lisätty tärkkelystä tai jauhoja sen sakeuttamiseksi siten, että mikään ei virtaa.
Tyypillisesti paristojen valmistajat eivät ilmoita tarkkaa suolakennojen koostumusta, mutta suolaparistot ovat halvimmat, niitä käytetään yleensä laitteissa, joissa virrankulutus on erittäin alhainen: kelloissa, kaukosäätimissä kaukosäädin, elektronisissa lämpömittareissa jne.
Käsitettä "nimelliskapasiteetti" käytetään harvoin kuvaamaan sinkki-mangaaniparistoja, koska niiden kapasiteetti riippuu suuresti toimintatavoista ja olosuhteista. Näiden elementtien tärkeimmät haitat ovat merkittävä jännitteen alenemisnopeus koko purkauksen ajan ja toimitetun kapasiteetin merkittävä lasku purkausvirran kasvaessa. Lopullinen purkausjännite asetetaan kuormituksen mukaan alueella 0,7-1,0 V.
Tärkeää ei ole vain purkausvirran suuruus, vaan myös kuormituksen aikataulu. Jaksottaisella purkauksella suurilla ja keskisuurilla virroilla akkujen suorituskyky paranee huomattavasti jatkuvaan käyttöön verrattuna. Pienillä purkausvirroilla ja kuukausien mittaisilla käyttökatkoilla niiden kapasiteetti voi kuitenkin laskea itsepurkauksen seurauksena.
Yllä oleva kaavio näyttää keskimääräisen suolapariston purkauskäyrät 4, 10, 20 ja 40 tunnin ajalta vertailua varten alkaliparistoon, josta keskustellaan myöhemmin.
Alkaliparisto on mangaani-sinkki-voltainen akku, joka käyttää mangaanidioksidia katodina, jauhettua sinkkiä anodina ja alkaliliuosta, yleensä kaliumhydroksidipastan muodossa, elektrolyyttinä.
Näillä akuilla on useita etuja (erityisesti huomattavasti suurempi kapasiteetti, paras työ matalissa lämpötiloissa ja suurilla kuormitusvirroilla).
Alkaliparistot voivat tuottaa enemmän virtaa suolaakkuihin verrattuna pidemmän aikaa. Suurempi virta tulee mahdolliseksi, koska sinkkiä ei käytetä tässä lasin muodossa, vaan jauheen muodossa, jolla on suurempi kosketuspinta-ala elektrolyytin kanssa. Kaliumhydroksidia tahnan muodossa käytetään elektrolyyttinä.
Tämän tyyppisten galvaanisten kennojen kyvyn ansiosta tuottaa merkittävää virtaa (jopa 1 A) pitkään, alkaliparistot ovat nykyään yleisimpiä.
Sähköleluissa, kannettavissa lääketieteellisissä laitteissa, sisään elektroniset laitteet, kameroissa - alkaliparistoja käytetään kaikkialla. Ne kestävät 1,5 kertaa pidempään kuin suolaiset, jos purkaus on alhainen. Kaavio näyttää purkauskäyrät eri virroilla vertailua varten suolaparistoon (kaavio näytettiin yllä) 4, 10, 20 ja 40 tunnin ajalta.
Litium akut
Toinen melko yleinen voltaic-kennotyyppi on litiumparistot - yksittäiset ei-ladattavat voltaic-kennot, jotka käyttävät litiumia tai sen yhdisteitä anodina. Käytön ansiosta alkalimetalli niillä on suuri potentiaaliero.
Litiumkennon katodi ja elektrolyytti voivat olla hyvin erilaisia, joten termi "litiumkenno" yhdistää ryhmän kennoja, joissa on sama anodimateriaali. Katodina voidaan käyttää esimerkiksi mangaanidioksidia, hiilimonofluoridia, pyriittiä, tionyylikloridia jne.
Litiumparistot eroavat muista akuista pitkän käyttöiän ja korkeiden kustannusten suhteen. Valitusta koosta ja käytetyistä kemikaaleista riippuen litiumparisto voi tuottaa jännitteitä 1,5 V (yhteensopiva alkaliparistojen kanssa) - 3,7 V.
Näillä akuilla on suurin kapasiteetti painoyksikköä kohden ja pitkä käyttöikä. Litiumkennoja käytetään laajalti nykyaikaisissa kannettavissa elektroninen tekniikka: kytkeä kelloon virtaa emolevyt tietokoneet kannettavien lääketieteellisten laitteiden, rannekellojen, laskimien, valokuvauslaitteiden jne.
Yllä oleva kaavio näyttää purkauskäyrät kahdelle litiumakulle kahdelta suositulta valmistajalta. Alkuvirta oli 120 mA (noin 24 ohmin vastusta kohti).
Erityyppiset galvaaniset kennot muuttavat kemiallisen energiansa sähkövirraksi. He saivat nimensä italialaisen tiedemiehen Galvanin kunniaksi, joka suoritti ensimmäiset tällaiset kokeet ja tutkimuksen. Sähköä syntyy kahden metallin (yleensä sinkin ja kuparin) kemiallisessa reaktiossa elektrolyytissä.
Toimintaperiaate
Tutkijat asettivat kupari- ja sinkkilevyn happosäiliöihin. Ne yhdistettiin johtimella, ensimmäiseen muodostui kaasukuplat ja toinen alkoi liueta. Tämä osoitti, että sähkövirta kulkee johtimen läpi. Galvanin jälkeen Volt ryhtyi kokeisiin. Hän loi lieriömäisen elementin, joka on samanlainen kuin pystysuora pylväs. Se koostui sinkistä, kuparista ja kangasrenkaista, jotka oli esikyllästetty hapolla. Ensimmäisen elementin korkeus oli 50 cm, ja ihminen tunsi sen synnyttämän jännitteen.
Toimintaperiaate on, että elektrolyyttisessä väliaineessa kaksi metallityyppiä ovat vuorovaikutuksessa, minkä seurauksena virta alkaa kulkea ulkoisen piirin läpi. Nykyaikaisia galvaanisia kennoja ja akkuja kutsutaan akuiksi. Niiden jännite riippuu käytetystä metallista. Laite on sijoitettu pehmeästä metallilevystä valmistettuun sylinteriin. Elektrodit ovat verkkoja, joissa on hapettavaa ja pelkistävää sputterointia.
Kemiallisen energian muuntaminen sähköksi eliminoi mahdollisuuden palauttaa akkujen ominaisuuksia. Loppujen lopuksi, kun elementti toimii, reagensseja kuluu, mikä aiheuttaa virran pienenemisen. Pelkistävä aine on yleensä litiumin tai sinkin negatiivinen lyijy. Käytön aikana se menettää elektroneja. Positiivinen osa on valmistettu metallisuoloista tai magnesiumoksidista, se suorittaa hapettimen työn.
Normaaleissa olosuhteissa elektrolyytti ei päästä virtaa läpi, se hajoaa ioneiksi vain, kun piiri on suljettu. Tämä aiheuttaa johtavuuden ilmaantumisen. Elektrolyyttinä käytetään happoliuosta, natrium- tai kaliumsuoloja.
Elementtien lajikkeet
Paristoja käytetään laitteiden, laitteiden, laitteiden ja lelujen virtalähteenä. Kaavan mukaan kaikki galvaaniset elementit on jaettu useisiin tyyppeihin:
- suolaliuos;
- emäksinen;
- litium
Suosituimmat ovat sinkistä ja mangaanista valmistetut suolaparistot. Elementissä yhdistyvät luotettavuus, laatu ja kohtuullinen hinta. Mutta sisään viime aikoina Valmistajat vähentävät tai lopettavat tuotantoaan kokonaan, kun kodinkoneita valmistavat yritykset lisäävät vähitellen vaatimuksiaan niille. Tämän tyyppisten galvaanisten akkujen tärkeimmät edut:
- yleiset parametrit, jotka mahdollistavat niiden käytön eri alueilla;
- helppokäyttöinen;
- alhaiset kustannukset;
- yksinkertaiset ehdot tuotanto;
- saatavilla olevia ja edullisia raaka-aineita.
Haittoja ovat lyhyt käyttöikä (enintään kaksi vuotta), ominaisuuksien heikkeneminen alhaisista lämpötiloista, kapasiteetin pieneneminen virran kasvaessa ja jännitteen lasku käytön aikana. Kun suolaparistot ovat tyhjät, ne voivat vuotaa, kun elektrodin positiivinen tilavuus työntää elektrolyytin ulos. Johtavuutta lisää grafiitti ja hiilimusta, aktiivinen seos koostuu mangaanidioksidista. Käyttöikä riippuu suoraan elektrolyytin tilavuudesta.
Ensimmäiset alkaliset alkuaineet ilmestyivät viime vuosisadalla. Hapettimen rooli niissä on mangaani, ja pelkistävä aine on sinkkijauhe. Akun runko on yhdistetty korroosion estämiseksi. Mutta elohopean käyttö kiellettiin, joten ne päällystettiin sinkkijauheen ja ruosteenestoaineiden seoksilla.
Galvaanisen kennon laitteen vaikuttava aine on nämä ovat sinkki, indium, lyijy ja alumiini. Aktiivimassa sisältää nokea, mangaania ja grafiittia. Elektrolyytti on valmistettu kaliumista ja natriumista. Kuivajauhe parantaa merkittävästi akun suorituskykyä. Alkalisilla on samat mitat kuin suolatyypeillä. Ne toimivat edelleen hyvin kovassakin pakkasessa.
Litiumkennoja käytetään nykyaikaisen teknologian teholähteenä. Ne valmistetaan erikokoisina paristoina ja akkuina. Ensimmäiset sisältävät kiinteää elektrolyyttiä, kun taas muut laitteet sisältävät nestemäistä elektrolyyttiä. Tämä vaihtoehto sopii laitteille, jotka vaativat vakaan jännitteen ja keskivirtalatauksen. Litiumakut voidaan ladata useita kertoja, paristoja käytetään vain kerran, niitä ei avata.
Soveltamisala
Galvaanisten kennojen tuotannossa on useita vaatimuksia. Akkukotelon tulee olla luotettava ja tiivis. Elektrolyytti ei saa vuotaa ulos, eikä vieraita aineita saa päästää laitteeseen. Joissakin tapauksissa, kun nestettä vuotaa ulos, se syttyy tuleen. Vaurioitunutta tuotetta ei voi käyttää. Kaikkien akkujen mitat ovat lähes samat, vain akkujen koot eroavat. Elementit voivat olla eri muotoisia: lieriömäisiä, prismaisia tai levyisiä.
Kaikilla laitteilla on yhteisiä etuja: ne ovat kompakteja ja kevyitä, mukautettuja eri käyttölämpötila-alueille, niillä on suuri kapasiteetti ja ne toimivat vakaasti erilaisissa olosuhteissa. On myös joitain haittoja, mutta ne liittyvät tietyntyyppisiin elementteihin. Suolaset eivät kestä kauan, litiumiset on suunniteltu sellaisiksi, että ne voivat syttyä palamaan, jos niistä ei paineta.
Akkujen käyttökohteita on monia:
- digitaalitekniikka;
- lasten lelut;
- lääketieteelliset laitteet;
- puolustus- ja ilmailuteollisuus;
- avaruustuotanto.
Galvaaniset kennot ovat helppokäyttöisiä ja edullisia. Joitakin tyyppejä on kuitenkin käsiteltävä huolellisesti, eikä niitä saa käyttää, jos ne ovat vaurioituneet. Ennen kuin ostat paristoja, sinun tulee tutustua huolellisesti niiden virtalähteen ohjeisiin.
Kyzyl, TSU
ABSTRAKTI
Aihe: "Galvaaniset kennot. Akut."
Kokoonpano: Spiridonova V.A.
I vuosi, IV gr., FMF
Tarkastettu: Kendivan O.D.
2001
I. Johdanto
II. Galvaaniset virtalähteet
1. Galvaanisten kennojen tyypit
III. Paristot
1. Hapan
2. Alkalinen
3. Suljettu nikkelikadmium
4. Suljettu
5. DRYFIT-teknologian akut
JOHDANTO
Kemialliset virtalähteet (CHS) useiden vuosien ajan
astui lujasti elämäämme. Jokapäiväisessä elämässä kuluttaja harvoin kiinnittää huomiota
huomiota eroihin käytettyjen HIT:ien välillä. Hänelle nämä ovat akkuja ja
paristot. Niitä käytetään tyypillisesti laitteissa, kuten
taskulamput, lelut, radiot tai autot.
Siinä tapauksessa, että virrankulutus on suhteellinen
on suuri (10Ah), akkuja käytetään, pääasiassa happamia,
sekä nikkeli-rauta ja nikkeli-kadmium. Niitä käytetään mm
kannettavat tietokoneet (kannettava tietokone, kannettava tietokone, kämmentietokone), puettavat laitteet
viestintä, hätävalaistus jne.
Viime vuosina tällaisia akkuja on käytetty laajalti
varavirtalähteet tietokoneille ja sähkömekaanisille
järjestelmät, jotka varastoivat energiaa mahdollisia huippukuormia varten
ja elintärkeiden järjestelmien hätävirtalähde.
GALVAANISET VIRTALÄHTEET
Kertakäyttöiset galvaaniset virtalähteet
edustavat yhtenäistä konttia, jossa
sisältää aktiivisen materiaalin absorboimaa elektrolyyttiä
erotin ja elektrodit (anodi ja katodi), minkä vuoksi niitä kutsutaan
kuivat elementit. Tätä termiä käytetään suhteessa
kaikki kennot, jotka eivät sisällä nestemäistä elektrolyyttiä. Tavalliseen
Kuivat elementit sisältävät hiili-sinkkielementtejä.
Kuivakennoja käytetään pienille virroille ja ajoittaisille virroille
toimintatilat. Siksi tällaisia elementtejä käytetään laajasti
puhelinlaitteet, lelut, hälytysjärjestelmät jne.
Minkä tahansa galvaanisen kennon toiminta perustuu redox-reaktion esiintymiseen siinä. Yksinkertaisimmassa muodossaan galvaaninen kenno koostuu kahdesta eri metalleista tehdystä levystä tai tangosta, jotka on upotettu elektrolyyttiliuokseen. Tällainen järjestelmä mahdollistaa redox-reaktion avaruudellisen erottamisen: toisessa metallissa tapahtuu hapettumista ja toisessa pelkistymistä. Siten elektronit siirtyvät pelkistimestä hapettimeen ulkoisen piirin kautta.
Tarkastellaan esimerkiksi galvaanista kupari-sinkkikennoa, joka saa virtansa yllä olevan sinkin ja kuparisulfaatin välisen reaktion energiasta. Tämä kenno (Jacobi-Daniel kenno) koostuu kuparilevystä, joka on upotettu kuparisulfaattiliuokseen (kuparielektrodi) ja sinkkilevystä, joka on upotettu sinkkisulfaattiliuokseen (sinkkielektrodi). Molemmat liuokset ovat kosketuksissa keskenään, mutta sekoittumisen estämiseksi ne erotetaan huokoisesta materiaalista tehdyllä väliseinällä.
Kun elementti on toiminnassa, ts. kun ketju suljetaan, sinkki hapettuu: liuoksen kanssa kosketuksen pinnalla sinkkiatomit muuttuvat ioneiksi ja hydratoituessaan siirtyvät liuokseen. Tässä tapauksessa vapautuneet elektronit liikkuvat ulkoista piiriä pitkin kuparielektrodille. Näiden prosessien koko joukko esitetään kaavamaisesti puolireaktioyhtälöllä tai sähkökemiallisella yhtälöllä:
Kupari-ionien pelkistyminen tapahtuu kuparielektrodissa. Sinkkielektrodista tänne tulevat elektronit yhdistyvät liuoksesta poistuvien kuivuvien kupari-ionien kanssa; kupariatomit muodostuvat ja vapautuvat metallina. Vastaava sähkökemiallinen yhtälö on:
Alkuaineessa tapahtuvan reaktion kokonaisyhtälö saadaan laskemalla yhteen molempien puolireaktioiden yhtälöt. Näin ollen galvaanisen kennon toiminnan aikana elektronit siirtyvät pelkistimestä hapettimeen ulkoisen piirin kautta, elektrodeilla tapahtuu sähkökemiallisia prosesseja ja liuoksessa havaitaan ionien suuntaista liikettä.
Elektrodia, jossa hapettuminen tapahtuu, kutsutaan anodiksi (sinkki). Elektrodia, jolla pelkistys tapahtuu, kutsutaan katodiksi (kupariksi).
Periaatteessa mikä tahansa redox-reaktio voi tuottaa sähköenergiaa. Kuitenkin reaktioiden määrä
käytännössä käytetty kemiallisissa sähköenergian lähteissä on pieni. Tämä johtuu siitä, että jokaisella redox-reaktiolla ei ole mahdollista luoda galvaanista kennoa, jolla on teknisesti arvokkaita ominaisuuksia. Lisäksi monet redox-reaktiot vaativat kalliiden aineiden kulutuksen.
Toisin kuin kupari-sinkkikenno, kaikki nykyaikaiset galvaaniset kennot ja akut eivät käytä kahta, vaan yhtä elektrolyyttiä; Tällaisia virtalähteitä on paljon helpompi käyttää.
GALVAANISET SOLUTYYPIT
Hiili-sinkki elementtejä
Hiili-sinkki-elementit (mangaani-sinkki) ovat
yleisimmät kuivaelementit. Hiilessä-sinkissä
elementit käyttävät passiivista (hiili) virrankerääjää
kosketukseen mangaanidioksidista (MnO2) tehdyn anodin kanssa, elektrolyytin kanssa
ammoniumkloridi ja sinkkikatodi. Elektrolyytti on sisällä
tahnaa tai kyllästää huokoisen kalvon.
Tällainen elektrolyytti ei ole kovin liikkuva eikä leviä, joten
elementtejä kutsutaan kuiviksi.
Hiili-sinkkielementit "palautetaan" aikana
tauko työstä. Tämä ilmiö johtuu asteittaisesta
paikallisten epähomogeenisuuksien kohdistaminen koostumuksessa
purkausprosessin aikana syntyvä elektrolyytti. Seurauksena
säännöllinen "lepo" elementin käyttöikää pidennetään.
Hiili-sinkki-elementtien etu on niiden
suhteellisen alhaiset kustannukset. Merkittäviin haittoihin
tulee sisältää merkittävä jännitteen lasku purkauksen aikana,
pieni ominaisteho (5...10 W/kg) ja lyhyt käyttöikä
varastointi
Matalat lämpötilat vähentävät tehokkuutta
galvaaniset kennot, ja akun sisäinen lämmitys on
lisääntyy. Lämpötilan nousu aiheuttaa sinkkielektrodin kemiallisen korroosion elektrolyytin sisältämän veden vaikutuksesta ja elektrolyytin kuivumisen. Näitä tekijöitä voidaan jossain määrin kompensoida pitämällä akku korkeassa lämpötilassa ja syöttämällä suolaliuosta kennoon valmiiksi tehdyn reiän kautta.
Alkaliset alkuaineet
Hiili-sinkkikennojen tavoin alkalikennot käyttävät MnO2-anodia ja sinkkikatodia, jossa on erotettu elektrolyytti.
Ero alkalisten alkuaineiden ja hiili-sinkki-alkuaineiden välillä on
alkalisen elektrolyytin käytössä, minkä seurauksena
Kaasupäästöjä ei käytännössä tapahdu purkamisen aikana, ja ne voivat olla
suljettava, mikä on erittäin tärkeää useille niistä
sovelluksia.
Elohopea elementtejä
Elohopeaelementit ovat hyvin samanlaisia kuin alkaliset alkuaineet. Niissä
Elohopeaoksidia (HgO) käytetään. Katodi koostuu jauheen seoksesta
sinkki ja elohopea. Anodi ja katodi on erotettu erottimella ja kalvolla,
liotettu 40 % alkaliliuoksessa.
Koska elohopeaa on vähän ja se on myrkyllistä, elohopeaelementit eivät ole
tulee heittää pois, kun ne on käytetty kokonaan. Heidän pitäisi
mene kierrätykseen.
Hopeisia elementtejä
Niissä on "hopea" katodit, jotka on valmistettu Ag2O:sta ja AgO:sta.
Litium solut
He käyttävät litiumanodeja, orgaanista elektrolyyttiä
ja eri materiaaleista valmistetut katodit. Heillä on erittäin suuria
säilyvyys, korkea energiatiheys ja käytettävyys
laajalla lämpötila-alueella, koska ne eivät sisällä vettä.
Koska litiumilla on suurin negatiivinen potentiaali
suhteessa kaikkiin metalleihin, litiumelementtejä
jolle on ominaista korkein nimellisjännite
minimimitat.
Ioninjohtavuus varmistetaan viemällä sisään
Suuria anioneja sisältävien suolojen liuottimet.
Litiumkennojen haittoja ovat mm
suhteellisen korkeat kustannukset korkean hinnan vuoksi
litium, erityisvaatimukset niiden tuotannolle (tarve
inertti atmosfääri, ei-vesipitoisten liuottimien puhdistus). Pitäisi
Ota myös huomioon, että jotkut litiumkennot, kun ne
ovat räjähtäviä avattaessa.
Litiumkennoja käytetään laajasti muistipiirien, mittauslaitteiden ja muiden huipputeknisten järjestelmien varavirtalähteissä.
AKUT
Akut ovat kemiallisia lähteitä
uudelleenkäytettävä sähköenergia. Ne koostuvat
kaksi elektrodia (positiivinen ja negatiivinen), elektrolyytti
ja rungot. Energian kertyminen akkuun tapahtuu, kun
kemiallisen hapetus-pelkistysreaktion esiintyminen
elektrodit. Kun akku on tyhjä, tapahtuu päinvastoin
prosesseja. Akun jännite on potentiaaliero
akun napojen väliin kiinteällä kuormituksella.
Riittävän suurten jännitearvojen saamiseksi tai
latauksen aikana yksittäiset akut on kytketty toisiinsa
sarjassa tai rinnakkain akkujen kanssa. On olemassa numero
yleisesti hyväksytyt jännitteet paristot: 2; 4; 6;
Rajoitamme harkitsemaan seuraavia akkuja:
happoakut valmistettu perinteisten mukaan
teknologiat;
kiinteä johto ja veto (auto- ja
traktori);
suljetut huoltovapaat akut, sinetöity
nikkeli-kadmium ja happo "dryfit" A400 ja A500 (hyytelömäinen
elektrolyytti).
HAPPOPAKUT
Esimerkkinä kannattaa harkita käyttövalmis lyijyakkua. Se koostuu ristikkolyijylevyistä, joista osa on täytetty lyijydioksidilla ja osa metallisienilyijyllä. Levyt upotetaan 35-40 % H2SO4-liuokseen; tällä pitoisuudella rikkihappoliuoksen ominaissähkönjohtavuus on suurin.
Akun ollessa toiminnassa - sen purkautuessa - siinä tapahtuu hapetus-pelkistysreaktio, jonka aikana metallilyijy hapettuu:
Pb + SO4 = PbSO4 + 2e-
Ja lyijydioksidi vähenee:
Pb + S04 + 4H+ + 2e- = PbS04 + 2H20
Metallien lyijyatomien hapettumisen aikana luovuttamat elektronit hyväksyvät lyijyatomit PbO2 pelkistyksen aikana; elektronit siirretään elektrodilta toiselle ulkoisen piirin kautta.
Siten lyijymetalli toimii anodina lyijyakussa ja on negatiivisesti varautunut, ja PbO2 toimii katodina ja on positiivisesti varautunut.
Sisäisessä piirissä (H2SO4-liuoksessa) ioninsiirto tapahtuu akkukäytön aikana. SO42-ionit liikkuvat anodia kohti ja H+-ionit katodia kohti. Tämän liikkeen suunnan määrää elektrodiprosessien esiintymisestä johtuva sähkökenttä: anodilla kulutetaan anioneja ja katodilla kationeja. Tämän seurauksena liuos pysyy sähköisesti neutraalina.
Jos laskemme yhteen lyijyn hapettumista ja PbO2:n pelkistystä vastaavat yhtälöt, saadaan kokonaisreaktioyhtälö,
lyijyakun vuotaminen käytön aikana (purkautuminen):
Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
E.m.f. ladatun lyijyakun jännite on noin 2 V. Kun akku purkautuu, sen katodi (PbO2) ja anodi (Pb) materiaalit kuluvat. Myös rikkihappoa kulutetaan. Samanaikaisesti akun napojen jännite laskee. Kun se laskee käyttöolosuhteiden sallimaa arvoa pienemmäksi, akku latautuu uudelleen.
Lataamista (tai lataamista varten) akku kytketään ulkoiseen virtalähteeseen (plus plussaan ja miinus miinukseen). Tässä tapauksessa virta kulkee akun läpi vastakkaiseen suuntaan kuin mihin se kulki akun purkautuessa. Tämän seurauksena elektrodeilla tapahtuvat sähkökemialliset prosessit "kääntyvät". Lyijyelektrodi läpikäy nyt pelkistysprosessin
PbSO4 + 2e- = Pb + SO4
ne. Tästä elektrodista tulee katodi. PbO2-elektrodissa tapahtuu hapetusprosessi
PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + 2e-
siksi tämä elektrodi on nyt anodi. Liuoksen ionit liikkuvat vastakkaisiin suuntiin kuin mihin ne liikkuivat akun ollessa toiminnassa.
Lisäämällä kaksi viimeistä yhtälöä saamme yhtälön reaktiolle, joka tapahtuu akkua ladattaessa:
2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4
On helppo nähdä, että tämä prosessi on päinvastainen kuin akun ollessa käytössä: akkua ladattaessa se tuottaa jälleen toimintaansa tarvittavia aineita.
Lyijyakut liitetään yleensä akkuun, joka
sijoitettu eboniitista, kestomuovista, polypropeenista valmistettuun monoblokkiin,
polystyreeni, polyeteeni, asfaltin pihkakoostumus, keramiikka
tai lasia.
Yksi akun tärkeimmistä ominaisuuksista on
käyttöikä tai käyttöikä (jaksojen lukumäärä). Heikkeneminen
akun parametrit ja vika johtuvat ensisijaisesti
jono hilakorroosiota ja aktiivisen massan liukumista
positiivinen elektrodi. Akun kesto määräytyy
ensisijaisesti positiivisten levyjen tyypin ja olosuhteiden mukaan
toimintaa.
Lyijyakkujen parannukset ovat käynnissä
uusien metalliseosten (esim. lyijy-kalsium), kevyiden ja kestävien kotelomateriaalien tutkimus
(esimerkiksi propeeni-eteenikopolymeeriin perustuva), parannuksia
erottimien laatu.
ALKALISPARISTOT
Hopea-sinkki.
on hyvä sähköiset ominaisuudet, niillä on pieni massa ja tilavuus. Elektrodit niissä ovat hopeaoksidit Ag2O, AgO (katodi) ja sieni-sinkki (anodi); Elektrolyytti on KOH-liuos.
Akkukäytön aikana sinkki hapettuu, muuttuu ZnO:ksi ja Zn(OH)2:ksi ja hopeaoksidi pelkistyy metalliksi. Kokonaisreaktio, joka tapahtuu, kun akku tyhjenee, voidaan ilmaista likimäärin yhtälöllä:
AgO + Zn = Ag + ZnO
E.m.f. ladatun hopeasinkkiakun jännite on noin 1,85 V. Kun jännite putoaa 1,25 V:iin, akku latautuu. Tässä tapauksessa elektrodien prosessit ovat "käänteisiä": sinkki pelkistyy, hopea hapettuu - saadaan jälleen akun toimintaan tarvittavat aineet.
Kadmium-nikkeli ja rauta-nikkeli.
CN ja ZHN ovat hyvin samankaltaisia toistensa kanssa. Niiden tärkein ero on negatiivisten elektrodilevyjen materiaali; KN-akuissa ne ovat kadmiumia ja ZhN-akuissa rautaa. KN-akut ovat yleisimmin käytettyjä.
Alkaliparistot valmistetaan pääasiassa lamellielektrodeilla. Niissä aktiiviset massat on suljettu lamelleihin - litteisiin laatikoihin, joissa on reikiä. Ladatun akun positiivisten levyjen aktiivinen massa koostuu pääasiassa hydratoidusta nikkelioksidista (Ni) Ni2O3 x H2O tai NiOOH. Lisäksi se sisältää grafiittia, jota lisätään lisäämään sähkönjohtavuutta. KN-akkujen negatiivisten levyjen aktiivinen massa koostuu sienikadmiumin ja rautajauheen seoksesta ja ZhN-akkujen - pelkistetystä rautajauheesta. Elektrolyytti on kaliumhydroksidiliuos, joka sisältää pienen määrän LiOH:ta.
Tarkastellaan KN-akun toiminnan aikana tapahtuvia prosesseja. Kun akku tyhjenee, kadmium hapettuu.
Cd + 2OH- = Cd(OH)2 + 2e-
Ja NiOOH on palautettu:
2NiOOH + 2H2O + 2e- = 2Ni(OH)2 + 2OH-
Tässä tapauksessa elektronit siirretään kadmiumelektrodista nikkelielektrodille ulkoista piiriä pitkin. Kadmiumelektrodi toimii anodina ja on negatiivisesti varautunut, ja nikkelielektrodi toimii katodina ja on positiivisesti varautunut.
KN-akussa sen toiminnan aikana tapahtuva kokonaisreaktio voidaan ilmaista yhtälöllä, joka saadaan lisäämällä kaksi viimeistä sähkökemiallista yhtälöä:
2NiOOH + 2H2O + Cd = 2NI(OH)2 + CD(OH)2
E.m.f. ladatun nikkelikadmium-akun jännite on noin 1,4 V. Kun akku toimii (purkaa), sen napojen jännite laskee. Kun se laskee alle 1 V, akku latautuu.
Kun akkua ladataan, sen elektrodien sähkökemialliset prosessit "kääntyvät". Metallin pelkistys tapahtuu kadmiumelektrodissa
Cd(OH)2 + 2e- = CD + 2OH-
Nikkelistä - nikkelihydroksidin hapetus (P):
2Ni(OH)2 + 2OH- = 2NiOOH + 2H2O + 2e-
Kokonaisreaktio latauksen aikana on päinvastainen kuin purkauksen aikana tapahtuva reaktio:
2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 = 2NiOOH + 2H2O + Cd
SULJETUT NIKKELIKADMIUMPARISTOT
Erityinen ryhmä nikkelikadmium-akkuja ovat suljettuja akkuja. Varauksen lopussa vapautuva happi hapettaa kadmiumia, joten paine akussa ei nouse. Hapen muodostumisnopeuden tulee olla alhainen, joten akku latautuu suhteellisen alhaisella virralla.
Suljetut akut on jaettu levylle,
lieriömäinen ja suorakaiteen muotoinen.
Suljetut suorakaiteen muotoiset nikkelikadmium-akut
valmistetaan negatiivisilla ei-kermet-kadmiumoksidielektrodeilla tai kermet-kadmiumoksidielektrodeilla.
SULJETTU AKKU
Laajalti käytettyjä happoakkuja,
mukaisesti klassista tekniikkaa, aiheuttaa paljon vaivaa
ja niillä on haitallinen vaikutus ihmisiin ja laitteisiin. He ovat eniten
halpoja, mutta vaativat lisäkustannuksia niiden ylläpidosta,
erityistilat ja -henkilöstö.
"DRYFIT" TEKNOLOGIA AKUT
Kätevin ja turvallisin happoakuista
ovat täysin huoltovapaita suljettuja akkuja
VRLA (Valve Regulated Lead Acid) valmistettu teknologialla
"dryfit". Näiden akkujen elektrolyytti on hyytelömäisessä tilassa. Tämä takaa akkujen luotettavuuden ja niiden toiminnan turvallisuuden.
VIITTEET:
1. Deordiev S.S.
Akut ja niiden hoito.
K.: Technika, 1985. 136 s.
2. Sähkötekninen hakuteos.
3 osassa T.2. Sähkötuotteet ja -laitteet/alle
kokonais- toim. Moskovan voimatekniikan instituutin professorit (päätoimittaja I. N. Orlov) ja muut 7. painos. 6corr. ja ylimääräistä
M.: Energoatomizdat, 1986. 712 s.
3. N.L.Glinka.
Yleinen kemia.
Kustantaja "Chemistry" 1977.
4. Bagotsky V.S., Skundin A.M.
Kemialliset virtalähteet.
M.: Energoizdat, 1981. 360 s.
Galvaanisen kennon kaavion laatimiseksi on tarpeen ymmärtää sen toimintaperiaate ja rakenteelliset ominaisuudet.
Kuluttajat kiinnittävät harvoin huomiota akkuihin ja ladattaviin akkuihin, vaikka nämä ovatkin suosituimpia virtalähteitä.
Kemialliset virtalähteet
Mikä on galvaaninen kenno? Sen piiri perustuu elektrolyyttiin. Laite sisältää pienen säiliön, joka sisältää elektrolyytin, jonka erotinmateriaali adsorboi. Lisäksi kahden galvaanisen kennon kaaviossa oletetaan, että mikä on tällaisen galvaanisen kennon nimi? Kahta metallia yhdistävä kaavio olettaa hapetus-pelkistysreaktion läsnäolon.
Yksinkertaisin galvaaninen kenno
Siinä on kaksi eri metalleista valmistettua levyä tai sauvaa, jotka on upotettu vahvaan elektrolyyttiliuokseen. Tämän galvaanisen kennon toiminnan aikana tapahtuu anodilla hapetusprosessi, joka liittyy elektronien vapautumiseen.
Katodilla - pelkistys, johon liittyy negatiivisten hiukkasten hyväksyminen. Elektronit siirtyvät ulkoisen piirin kautta hapettavalle aineelle pelkistimestä.
Esimerkki galvaanisesta kennosta
Säveltääkseen elektroniset piirit galvaaniset kennot, on tarpeen tietää niiden standardielektrodipotentiaalin arvo. Analysoidaan muunnelmaa kupari-sinkki galvaanisesta kennosta, joka toimii kuparisulfaatin ja sinkin vuorovaikutuksessa vapautuvan energian perusteella.
Tätä galvaanista kennoa, jonka kaavio esitetään alla, kutsutaan Jacobi-Daniel-elementiksi. Se sisältää joka on upotettu kuparisulfaattiliuokseen (kuparielektrodi), ja se koostuu myös sinkkilevystä, joka sijaitsee sen sulfaattiliuoksessa (sinkkielektrodi). Liuokset joutuvat kosketuksiin keskenään, mutta niiden sekoittumisen estämiseksi elementti käyttää huokoisesta materiaalista valmistettua väliseinää.
Toimintaperiaate
Miten galvaaninen kenno toimii, jonka piiri on Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Toimintansa aikana suljettuna sähköpiiri, tapahtuu metallisen sinkin hapetusprosessi.
Sen kosketuspinnalla suolaliuoksen kanssa havaitaan atomien muuttumista Zn2+-kationeiksi. Prosessiin liittyy "vapaiden" elektronien vapautuminen, jotka liikkuvat ulkoista piiriä pitkin.
Sinkkielektrodissa tapahtuva reaktio voidaan esittää seuraavasti:
Metallikationien pelkistys suoritetaan kuparielektrodilla. Sinkkielektrodista tänne tulevat negatiiviset hiukkaset yhdistyvät kuparikationien kanssa ja saostavat ne metallin muodossa. Tämä prosessi on seuraavanlainen muoto:
Jos laskemme yhteen edellä käsitellyt kaksi reaktiota, saadaan yhteenvetoyhtälö, joka kuvaa sinkki-kupari galvaanisen kennon toimintaa.
Sinkkielektrodi toimii anodina ja kupari katodina. Nykyaikaiset galvaaniset kennot ja akut vaativat yhden elektrolyyttiliuoksen käyttöä, mikä laajentaa niiden käyttöaluetta ja tekee niiden käytöstä mukavampaa ja mukavampaa.
Galvaanisten kennojen tyypit
Yleisimmät ovat hiili-sinkkielementit. Ne käyttävät passiivista hiilivirran kerääjää kosketuksissa anodin, joka on mangaanioksidia (4), kanssa. Elektrolyytti on ammoniumkloridia, jota käytetään tahnan muodossa.
Se ei leviä, minkä vuoksi itse galvaanista kennoa kutsutaan kuivaksi. Sen ominaisuus on kyky "palautua" käytön aikana, millä on positiivinen vaikutus niiden käyttöjakson kestoon. Tällaisilla galvaanisilla kennoilla on alhaiset kustannukset, mutta pieni teho. Lämpötilan laskiessa ne vähentävät tehokkuuttaan, ja lämpötilan noustessa elektrolyytti kuivuu vähitellen.
Alkalisolut vaativat alkaliliuoksen käyttöä, joten niillä on useita käyttökohteita.
Litiumkennoissa aktiivinen metalli toimii anodina, millä on positiivinen vaikutus käyttöikään. Litium on negatiivinen, joten pienillä mitoilla tällaisilla elementeillä on suurin nimellisjännite. Tällaisten järjestelmien haittojen joukossa on korkea hinta. Litiumvirtalähteiden avaaminen on räjähtävää.
Johtopäätös
Minkä tahansa galvaanisen kennon toimintaperiaate perustuu katodilla ja anodilla tapahtuviin redox-prosesseihin. Käytetystä metallista ja valitusta elektrolyyttiliuoksesta riippuen elementin käyttöikä muuttuu sekä nimellisjännitteen arvo. Tällä hetkellä kysyntää ovat litium- ja kadmium galvaaniset kennot, joilla on melko pitkä käyttöikä.
Kyzyl, TSU
ABSTRAKTI
Aihe: "Galvaaniset kennot. Akut."
Kokoonpano: Spiridonova V.A.
I vuosi, IV gr., FMF
Tarkastettu: Kendivan O.D.
2001
I. Johdanto
II. Galvaaniset virtalähteet
1. Galvaanisten kennojen tyypit
III. Paristot
1. Hapan
2. Alkalinen
3. Suljettu nikkelikadmium
4. Suljettu
5. DRYFIT-teknologian akut
JOHDANTO
Kemialliset virtalähteet (CHS) useiden vuosien ajan
astui lujasti elämäämme. Jokapäiväisessä elämässä kuluttaja harvoin kiinnittää huomiota
huomiota eroihin käytettyjen HIT:ien välillä. Hänelle nämä ovat akkuja ja
paristot. Niitä käytetään tyypillisesti laitteissa, kuten
taskulamput, lelut, radiot tai autot.
Siinä tapauksessa, että virrankulutus on suhteellinen
on suuri (10Ah), akkuja käytetään, pääasiassa happamia,
sekä nikkeli-rauta ja nikkeli-kadmium. Niitä käytetään mm
kannettavat tietokoneet (kannettava tietokone, kannettava tietokone, kämmentietokone), puettavat laitteet
tietoliikenne, hätävalaistus jne.
Viime vuosina tällaisia akkuja on käytetty laajalti
varavirtalähteet tietokoneille ja sähkömekaanisille
järjestelmät, jotka varastoivat energiaa mahdollisia huippukuormia varten
ja elintärkeiden järjestelmien hätävirtalähde.
GALVAANISET VIRTALÄHTEET
Kertakäyttöiset galvaaniset virtalähteet
edustavat yhtenäistä konttia, jossa
sisältää aktiivisen materiaalin absorboimaa elektrolyyttiä
erotin ja elektrodit (anodi ja katodi), minkä vuoksi niitä kutsutaan
kuivat elementit. Tätä termiä käytetään suhteessa
kaikki kennot, jotka eivät sisällä nestemäistä elektrolyyttiä. Tavalliseen
Kuivat elementit sisältävät hiili-sinkkielementtejä.
Kuivakennoja käytetään pienille virroille ja ajoittaisille virroille
toimintatilat. Siksi tällaisia elementtejä käytetään laajasti
puhelimet, lelut, hälytysjärjestelmät jne.
Minkä tahansa galvaanisen kennon toiminta perustuu redox-reaktion esiintymiseen siinä. Yksinkertaisimmassa muodossaan galvaaninen kenno koostuu kahdesta eri metalleista tehdystä levystä tai tangosta, jotka on upotettu elektrolyyttiliuokseen. Tällainen järjestelmä mahdollistaa redox-reaktion avaruudellisen erottamisen: toisessa metallissa tapahtuu hapettumista ja toisessa pelkistymistä. Siten elektronit siirtyvät pelkistimestä hapettimeen ulkoisen piirin kautta.
Tarkastellaan esimerkiksi galvaanista kupari-sinkkikennoa, joka saa virtansa yllä olevan sinkin ja kuparisulfaatin välisen reaktion energiasta. Tämä kenno (Jacobi-Daniel kenno) koostuu kuparilevystä, joka on upotettu kuparisulfaattiliuokseen (kuparielektrodi) ja sinkkilevystä, joka on upotettu sinkkisulfaattiliuokseen (sinkkielektrodi). Molemmat liuokset ovat kosketuksissa keskenään, mutta sekoittumisen estämiseksi ne erotetaan huokoisesta materiaalista tehdyllä väliseinällä.
Kun elementti on toiminnassa, ts. kun ketju suljetaan, sinkki hapettuu: liuoksen kanssa kosketuksen pinnalla sinkkiatomit muuttuvat ioneiksi ja hydratoituessaan siirtyvät liuokseen. Tässä tapauksessa vapautuneet elektronit liikkuvat ulkoista piiriä pitkin kuparielektrodille. Näiden prosessien koko joukko esitetään kaavamaisesti puolireaktioyhtälöllä tai sähkökemiallisella yhtälöllä:
Kupari-ionien pelkistyminen tapahtuu kuparielektrodissa. Sinkkielektrodista tänne tulevat elektronit yhdistyvät liuoksesta poistuvien kuivuvien kupari-ionien kanssa; kupariatomit muodostuvat ja vapautuvat metallina. Vastaava sähkökemiallinen yhtälö on:
Alkuaineessa tapahtuvan reaktion kokonaisyhtälö saadaan laskemalla yhteen molempien puolireaktioiden yhtälöt. Näin ollen galvaanisen kennon toiminnan aikana elektronit siirtyvät pelkistimestä hapettimeen ulkoisen piirin kautta, elektrodeilla tapahtuu sähkökemiallisia prosesseja ja liuoksessa havaitaan ionien suuntaista liikettä.
Elektrodia, jossa hapettuminen tapahtuu, kutsutaan anodiksi (sinkki). Elektrodia, jolla pelkistys tapahtuu, kutsutaan katodiksi (kupariksi).
Periaatteessa mikä tahansa redox-reaktio voi tuottaa sähköenergiaa. Kuitenkin reaktioiden määrä
käytännössä käytetty kemiallisissa sähköenergian lähteissä on pieni. Tämä johtuu siitä, että jokaisella redox-reaktiolla ei ole mahdollista luoda galvaanista kennoa, jolla on teknisesti arvokkaita ominaisuuksia. Lisäksi monet redox-reaktiot vaativat kalliiden aineiden kulutuksen.
Toisin kuin kupari-sinkkikenno, kaikki nykyaikaiset galvaaniset kennot ja akut eivät käytä kahta, vaan yhtä elektrolyyttiä; Tällaisia virtalähteitä on paljon helpompi käyttää.
GALVAANISET SOLUTYYPIT
Hiili-sinkki elementtejä
Hiili-sinkki-elementit (mangaani-sinkki) ovat
yleisimmät kuivaelementit. Hiilessä-sinkissä
elementit käyttävät passiivista (hiili) virrankerääjää
kosketukseen mangaanidioksidista (MnO2) tehdyn anodin kanssa, elektrolyytin kanssa
ammoniumkloridi ja sinkkikatodi. Elektrolyytti on sisällä
tahnaa tai kyllästää huokoisen kalvon.
Tällainen elektrolyytti ei ole kovin liikkuva eikä leviä, joten
elementtejä kutsutaan kuiviksi.
Hiili-sinkkielementit "palautetaan" aikana
tauko työstä. Tämä ilmiö johtuu asteittaisesta
paikallisten epähomogeenisuuksien kohdistaminen koostumuksessa
purkausprosessin aikana syntyvä elektrolyytti. Seurauksena
säännöllinen "lepo" elementin käyttöikää pidennetään.
Hiili-sinkki-elementtien etu on niiden
suhteellisen alhaiset kustannukset. Merkittäviin haittoihin
tulee sisältää merkittävä jännitteen lasku purkauksen aikana,
pieni ominaisteho (5...10 W/kg) ja lyhyt käyttöikä
varastointi
Matalat lämpötilat vähentävät tehokkuutta
galvaaniset kennot, ja akun sisäinen lämmitys on
lisääntyy. Lämpötilan nousu aiheuttaa sinkkielektrodin kemiallisen korroosion elektrolyytin sisältämän veden vaikutuksesta ja elektrolyytin kuivumisen. Näitä tekijöitä voidaan jossain määrin kompensoida pitämällä akku korkeassa lämpötilassa ja syöttämällä suolaliuosta kennoon valmiiksi tehdyn reiän kautta.
Alkaliset alkuaineet
Hiili-sinkkikennojen tavoin alkalikennot käyttävät MnO2-anodia ja sinkkikatodia, jossa on erotettu elektrolyytti.
Ero alkalisten alkuaineiden ja hiili-sinkki-alkuaineiden välillä on
alkalisen elektrolyytin käytössä, minkä seurauksena
Kaasupäästöjä ei käytännössä tapahdu purkamisen aikana, ja ne voivat olla
suljettava, mikä on erittäin tärkeää useille niistä
sovelluksia.
Elohopea elementtejä
Elohopeaelementit ovat hyvin samanlaisia kuin alkaliset alkuaineet. Niissä
Elohopeaoksidia (HgO) käytetään. Katodi koostuu jauheen seoksesta
sinkki ja elohopea. Anodi ja katodi on erotettu erottimella ja kalvolla,
liotettu 40 % alkaliliuoksessa.
Koska elohopeaa on vähän ja se on myrkyllistä, elohopeaelementit eivät ole
tulee heittää pois, kun ne on käytetty kokonaan. Heidän pitäisi
mene kierrätykseen.
Hopeisia elementtejä
Niissä on "hopea" katodit, jotka on valmistettu Ag2O:sta ja AgO:sta.
Litium solut
He käyttävät litiumanodeja, orgaanista elektrolyyttiä
ja eri materiaaleista valmistetut katodit. Heillä on erittäin suuria
säilyvyys, korkea energiatiheys ja käytettävyys
laajalla lämpötila-alueella, koska ne eivät sisällä vettä.
Koska litiumilla on suurin negatiivinen potentiaali
suhteessa kaikkiin metalleihin, litiumelementtejä
jolle on ominaista korkein nimellisjännite
minimimitat.
Ioninjohtavuus varmistetaan viemällä sisään
Suuria anioneja sisältävien suolojen liuottimet.
Litiumkennojen haittoja ovat mm
suhteellisen korkeat kustannukset korkean hinnan vuoksi
litium, erityisvaatimukset niiden tuotannolle (tarve
inertti atmosfääri, ei-vesipitoisten liuottimien puhdistus). Pitäisi
Ota myös huomioon, että jotkut litiumkennot, kun ne
ovat räjähtäviä avattaessa.
Litiumkennoja käytetään laajasti muistipiirien, mittauslaitteiden ja muiden huipputeknisten järjestelmien varavirtalähteissä.
AKUT
Akut ovat kemiallisia lähteitä
uudelleenkäytettävä sähköenergia. Ne koostuvat
kaksi elektrodia (positiivinen ja negatiivinen), elektrolyytti
ja rungot. Energian kertyminen akkuun tapahtuu, kun
kemiallisen hapetus-pelkistysreaktion esiintyminen
elektrodit. Kun akku on tyhjä, tapahtuu päinvastoin
prosesseja. Akun jännite on potentiaaliero
akun napojen väliin kiinteällä kuormituksella.
Riittävän suurten jännitearvojen saamiseksi tai
latauksen aikana yksittäiset akut on kytketty toisiinsa
sarjassa tai rinnakkain akkujen kanssa. On olemassa numero
yleisesti hyväksytyt akkujen jännitteet: 2; 4; 6;
Rajoitamme harkitsemaan seuraavia akkuja:
happoakut valmistettu perinteisten mukaan
teknologiat;
kiinteä johto ja veto (auto- ja
traktori);
suljetut huoltovapaat akut, sinetöity
nikkeli-kadmium ja happo "dryfit" A400 ja A500 (hyytelömäinen
elektrolyytti).
HAPPOPAKUT