Dabartiniai šaltiniai, chemijos. Tipai cheminių dabartinių šaltinių ir įrenginio

Srovės šaltiniai , cheminiai (sutrumpintai AT) - pritaikymas,, kurioje oksidacijos-redukcijos reakcijos energija konvertuojama į elektros energiją. kiti jų vardai - elektrocheminis ląstelių, galvaninis ląstelių , elektrocheminis langelį. Jų veikimo principas yra toks: iš dviejų reagentų sąveika sukelia cheminę reakciją su pastovia elektros srove elektros paskirstymo. Kitose šaltinis procesas generuojančios elektros srovė įvyksta daugiapakopis schemą. Pirmą kartą išleista šiluminę energiją, tada ji virsta mechaniniu ir tik tada į elektros energiją. Privalumas HIT - vienos pakopos procesas, t.y. elektros energijos yra gaunama tiesiogiai, aplenkiant, kurie užtikrina šilumos ir veiksmus mechanines energijas.

istorija

Kaip padarė pirmąjį srovės šaltinio? cheminės šaltiniai buvo vadinami paprastasis elementas po Italijos mokslininkas XVIII amžiuje - Luigi Galvani. Jis buvo gydytojas, anatomas, fiziologas ir fizikas. Vienas iš jo tyrimų sritis buvo studijuoti gyvūnų reakcijas į įvairius išorės poveikių. Cheminės gamybos metodas elektros buvo atidaryta galvani netyčia, per vieną iš jo eksperimentų ant varles. Jis yra prijungtas prie žalio nervo varlė kojų dviejų metalinių plokščių. Kai tai nutiko raumenų susitraukimą. Nuosava paaiškinimas šio Galvani reiškinio klydau. Bet jo eksperimentų ir stebėjimų rezultatai padėjo jo tautietis Alessandro Volta vėlesniuose tyrimuose.

Volta išdėstė veikale atsiradimo elektros srovės teoriją per cheminę reakciją tarp dviejų metalų sąlyčio su raumenų audinio varlės. Pirmasis cheminės srovės šaltinis atrodė kaip konteinerio su sūrymu, su plokščių, panardintų jame cinko ir vario.

Pramonės masto CCS pradėjo būti gaminami antroje pusėje XIX amžiuje, nes prancūzas Leklanshe Kas išrado pirminius mangano-cinko ląsteles su druska elektrolito, pavadintas po to, kai jam. Po kelių metų, tai buvo patobulinta elektrocheminės ląstelių kitų mokslininkų ir yra vienintelis pirminius cheminių elektros šaltinių iki 1940 m.

Dizainas ir eksploatacija HIT

cheminės srovės šaltinis įrenginys apima du elektrodus (laidininkų pirmos rūšies) ir įsiterpusią elektrolitas (laidininkas antro tipo, arba jonų konduktorius). Dėl elektroninių potencialo sienos kyla tarp jų. Elektrodas, dėl kurių redukuojantis agentas yra oksiduotas vadinamas anodo, ir ta, kurioje oksidantas išsaugojimas - katodo. Kartu su elektrolito, jie sudaro elektrocheminės sistemos.

A redokso reakcijos tarp elektrodų pašalinis produktas yra elektros srovės įvykis. Per šį reakcijos, reduktorius oksiduojamas ir oksidantas suteikia elektronus, kuri priima juos ir dėl to yra atkurta. Iš tarp katodo ir anodo elektrolito buvimas yra būtina sąlyga reakcija. Jei tik sumaišykite miltelius dviejų skirtingų metalų, nėra elektros iškrova neįvyks, visa energija bus išleistas kaip šiluma. Elektrolito reikia supaprastinti elektronų perdavimo procesą. Dažniausiai veikia druskos tirpalą arba išlydyti savo kokybe.

Elektrodai atrodo kaip metalinės plokštės arba tinklelį. Jų panardinimo į elektrolito kyla elektros potencialų skirtumas tarp jų - atvirosios grandinės įtampos. Anodas turi tendenciją poveikio elektronų ir katodo - į jų priėmimo. Ant jų paviršiaus cheminė reakcija prasideda. Jie sustabdytas grandinės atidarymo, taip pat, kai vienas iš reagentų suvartoti. Karščiausios vyksta pašalinant vieną iš elektrodų arba elektrolito.

Sudėtis elektrocheminės sistemos

Srovės šaltiniai cheminės oksidantų, yra naudojami kaip deguonies rūgšties druskų, deguonies, halogenidai, didesnes metalo oksidų nitroorganic junginio ir t. D. reduktorių jame yra metalai ir jų mažesnės oksidai, vandenilis, ir angliavandenilio junginiai. Kaip naudojamas elektrolitų:

1. Vandeniniai tirpalai rūgščių, šarmų, druskos ir pan. D.
2. Nevandeninei sprendimai su jonų laidumas gaunamas ištirpinant į jį druskos organinių ir neorganinių tirpiklių.
3. druska lydosi.
4. Kietosios junginiai, kurių joninio grotelių, kur vienas iš judamų jonų.
5. Matrica elektrolitų. Šis skystis tirpalai arba lydosi yra į kietojo kūno nelaidaus kūno poras - elektronositelya.
6. Jonų mainų elektrolitų. Tai tvirtas ryšys su fiksuota joninių grupių tos pačios ženklas. kita Jonos ženklas, o mobiliesiems telefonams. Šis viešbutis daro elektrolito vienpolis laidumą.

galvaninė baterija

Cheminiai srovės šaltiniai sudaro elektrocheminės ląstelių - ląsteles. Įtampa vieną iš šių ląstelių yra mažas - nuo 0,5 iki 4V. Priklausomai nuo poreikių, HIT naudoti galvaninės baterijos, susidedantis iš kelių serijiniu susijusių elementų. Ji yra kartais naudojamas lygiagrečiai arba serijiniu-lygiagrečiai prijungti kelių elementų. Iš serijos grandinės visada apima tik tuos pačius pirminius baterijų ar jų elementų. Jie turėtų turėti tokias pačias parametrai: elektrocheminis sistema, dizainas, procesas variacijos ir dydis. Ir lygiagrečiai ryšį galima naudoti elementus skirtingų dydžių.

klasifikacija HIT

Cheminiai šaltiniai skiriasi:

• dydis;
• statybos;
• reagentai;
• Pobūdis energoobrazuyuschey reakcija.

Šie parametrai nusako CCS tinkamų konkrečiam taikymo efektyvumą.

Klasifikacija elektrocheminės ląstelių remiantis skirtumais veikimo principas. Priklausomai nuo šių savybių, atskirti:

1. Pirminiai cheminės šaltiniai - vienkartiniai elementai. Jie turi tam tikrą akcijų reagentai, kurie yra suvartojama reakcijos. Po tokio visiško iškrovimo ląstelės praranda efektyvumą. Kitoje pirminės HIT vadinamas paprastasis elementas. Ištikimas bus tiesiog jiems skambinti - elementą. Paprasčiausias pavyzdys pirminės energijos šaltinį - "baterija" AA.
2. Įkraunamas cheminės srovės šaltiniai - Baterijos (taip pat vadinamas antriniu, grįžtamas AT) yra daugkartinio naudojimo elementai. Praleidžiant srovę nuo išorinės grandinės priešinga kryptimi per baterija, po visiško išlydžio išleista reagentai yra regeneruojamos vėl kaupti cheminę energiją (įkraunamas). Dėl to, kad apmokestinimo iš išorinio šaltinio nuolatinės srovės prietaiso galimybė yra naudojamas ilgą laiką, su pertraukomis įkrauti. Iš generuoti elektros energiją procesas vadinamas akumuliatorius iškrovos. Tai apima Hit baterijas daugelio elektroninių prietaisų (nešiojamieji kompiuteriai, mobilieji telefonai ir N. pan.).
3. Šiluminės cheminės šaltiniai - įrenginiai nepertraukiamo veiksmo. jų veikimo metu yra nuolatinis srautas naujų partijų reagentų ir pašalinus reakcijos produktų.
4. Kombinuoti (polutoplivnyh) elektrocheminius ląstelės turi vieno iš reagentų atsargų. Antra prietaisas yra tiekiamas į išorę. Prietaiso gyvenimas priklauso nuo pirmojo reagento tiekimą. Kombinuoti cheminės šaltiniai elektros srovė yra naudojami kaip baterijų, jei yra atkurti savo mokestį artimųjų srovę iš išorinio šaltinio galimybė.
5. HIT atsinaujinančių papildytos mechaniškai ar chemiškai. Už juos, tai galima pakeisti, kai visiškai įkrautas praleido reagentai naujų dalių. Tai reiškia, kad jie nėra nuolatiniai įrenginiai, kaip gerai, kaip baterijos periodiškai pakrauti.

charakteristikos HIT

Pagrindinės charakteristikos cheminių energijos šaltinių yra šie:

1. Atviros grandinės įtampa (OCV arba iškrovimo įtampa). Ši norma iš esmės priklauso nuo elektrocheminės sistemos (derinys reduktoriaus, kad oksidatorius ir elektrolito). Taip pat OCV įtakos elektrolitų koncentraciją, laipsnį įvykdymo, temperatūros ir kt. OCV priklauso nuo srovės, tekančios per HIT vertės.
2. Galia.
3. Iškrovos srovė - priklausomai nuo išorinės varžos grandinės.
4. Talpa - didžiausias elektros energijos kiekį, kuris suteikia HIT, kai ji yra visiškai išsikrovęs.
5. Energijos kiekis - maksimalus energijos gauta visa iškrovimo įrenginiu.
6. Energetines charakteristikas. Dėl baterijų, tai pirmiausia garantuojamas skaičių mokestis-iškrovimo ciklų nemažinant įtampos ar įkrovimo talpa (Resource).
7. Temperatūros diapazonas spektaklis.
8. Saugojimo laikas - didžiausia suma, kada tarp gamybos ir pirmą iškrovimo įrenginiu.
9. Tarnavimo laikas - maksimalus bendras sandėliavimo ir darbo gyvenimą. Dėl kuro ląstelės yra svarbios tarnybos laikotarpius, kurių nuolat ir pertraukiamo veikimo.
10. Bendras pristatyti visą tarnavimo energija.
11. Mechaninis atsparumas, atsižvelgiant į vibracijos, smūgių, ir pan. N.
12. Gebėjimas dirbti bet kokioje padėtyje.
13. Patikimumas.
14. Lengva priežiūra.

Reikalavimai HIT

Iš elektrocheminės ląstelių dizainas turėtų pateikti palankią aplinką efektyviausiu reakcija. Šios sąlygos yra:

• užkirsti kelią srovės nuotėkiai;
• vienodas darbas;
• mechaninis stiprumas (įskaitant sandarinimui);
• atskyrimas reaguojančių medžiagų;
• geras kontaktas tarp elektrodų ir elektrolito;
• srovė iš reakcijos zonos į išorinėje išvestyje su minimalių nuostolių.

Dabartiniai šaltiniai, chemijos, turi atitikti šiuos bendruosius reikalavimus:

• aukščiausios vertybės konkrečiais parametrais;
• maksimali temperatūra diapazonas veikimas;
• didžiausias streso;
• minimali kaina energijos vienetui;
• stabilumo įtampos;
• įkrauti išsaugojimą;
• saugumas;
• palengvinti priežiūrą, o idealiu atveju nėra už tai reikia;
• ilgas tarnavimo laikas.

operacija HIT

Pagrindinis privalumas Galvaninių elementų - ne bet kokio išlaikymo reikalingumą. Prieš pradėdami juos naudojant pakankamai patikrinti išvaizdą, Tinkamumo laikas. Kai prijungtas svarbu stebėti poliškumą ir patikrinti prietaiso kontaktų vientisumą. Daugiau sudėtingos cheminės šaltiniai - Baterijos, reikalauja daugiau rimtos priežiūros. Jų paslaugų tikslas - maksimalus pratęsimas gyvenime. Rūpinimasis baterijos yra:

• priežiūra švarumo;
• stebėti atviros grandinės įtampa;
• išlaikyti elektrolitų lygį (pakartotinai užpildyti tik distiliuotą vandenį galima naudoti);
• Kontrolė elektrolitų koncentracija (per hidrometras - paprastas prietaisas matuoti skysčio tankis).

eksploatavimo elektrocheminės ląstelių metu reikia laikytis visų reikalavimų, susijusių su saugaus naudojimo elektros prietaisų.

HIT klasifikacija elektrocheminių sistemų

Tipai cheminių dabartinių šaltinių, priklausomai nuo sistemos:

• sukelti (rūgšties);
• nikelio-kadmio, nikelio-geležies, nikelio-cinko;
• mangano-cinko, vario-cinko, švino, gyvsidabrio, cinko, cinko chloridas;
• sidabro-cinko, sidabro ir kadmio;
• oro-metalo;
• nikelio-vandenilio ir sidabro-vandenilis;
• mangano-magnio;
• ličio, ir t. d.

Modernus vartojimas HIT

Dabartiniai šaltiniai, chemijos Šiuo metu naudojamas:

• transporto priemonės;
• nešiojamieji įtaisai;
• karinių ir kosmoso technologijų;
• Mokslinė įranga;
• Medicina (širdies stimuliatorius).

Susipažinęs pavyzdžiai hitu namuose:

• baterijos (sausos ląstelės);
• baterijos nešiojamieji buitinė technika ir elektronika;
• Nepertraukiamo maitinimo šaltinis;
• automobilių akumuliatoriai.

Ypač plačiai priimtas ličio cheminių elektros šaltinių. Taip yra dėl to, kad ličio (Li) turi aukščiausią energijos tankį. Tas faktas, kad jis pasižymi neigiamą elektrodo potencialą, visų kitų metalų. Ličio-jonų baterijos (LIA) į priekį visų kitų verčių CCS ir specifinį energijos darbo įtampos. Dabar jie palaipsniui įsisavinti naują sritį - kelių transportui. Ateityje mokslo raidą, susijusių su ličio baterijų tobulinimas, bus perkelti į plono dizaino ir didelių sunkiųjų baterijų kryptimi.