Категорије: Истакнути чланци » Новајлијари
Број прегледа: 36288
Коментари на чланак: 1

Хемијски извори струје: главне карактеристике

 

Хемијски извори струје: главне карактеристикеВећ више од два века, човечанство користи енергију хемијских реакција између различитих супстанци за производњу директне струје.


Принцип рада

Редокс реакција која се јавља између супстанци која имају својства оксиданса и редуцирајућег агенса прати ослобађање електрона, чије кретање формира електричну струју. Међутим, да би се искористила његова енергија потребно је створити услове за пролазак електрона кроз спољни круг, јер се у супротном он ослобађа у спољашње окружење једноставним мешањем оксиданса и редукционог агенса са топлином.

Због тога сви хемијски извори струје имају две електроде:

  • анода на којој долази до оксидације;

  • катода која врши редукцију неке супстанце.

Електроде на даљину постављају се у посуду са електролитом - супстанцом која проводи електричну струју услед процеса дисоцијације медијума у ​​јоне.

Принцип претварања хемијске енергије у електричну

Принцип претварања хемијске енергије у електричну

На слици је приказано да су електроде смештене у одвојеним посудама повезаним сланим мостом кроз који се ствара кретање јона дуж унутрашњег круга. Када су спољни и унутрашњи кругови отворени, на електродама се догађају два процеса: прелазак јона из метала електроде у електролит и прелазак јона из електролита у кристалну решетку електрода.

Брзина протока ових процеса је иста и напонски потенцијали супротних знакова акумулирају се на свакој електроди. Ако су повезани преко сланог моста и оптерећење ће доћи до електричног круга. Унутрашња струја настаје кретањем јона између електрода кроз електролит и солни мост. Кретање електрона дуж спољног круга у правцу од аноде до катоде.

Скоро све редокс реакције праћене су производњом електричне енергије. Али његова вредност зависи од многих фактора, укључујући количину и масу хемикалија које се користе, материјала који се користе за прављење електрода, попут електролита, концентрације јона, дизајна.

Најраширеније у савременим хемијским изворима струје су:

  • за материјал аноде (редукционо средство) - цинк (Зн), олово (Пб), кадмијум (Цд) и неки други метали;

  • за катодни материјал (оксидант) - оловни оксид ПбО2, манган оксид МнО2, никл хидроксид НиООХ и други;

  • електролити на бази раствора киселина, алкалија или соли.


Методе класификације

Један део хемијских извора енергије може се поново користити, док други не може. Овај принцип се узима као основа за њихову класификацију.

Класификација хемијских елемената

Класификација хемијских елемената

Електромоторна сила галванске ћелије, зависно од дизајна, достиже 1,2 ÷ 1,5 волти. Да би се постигле велике вредности, они се комбинују у батерије, серијски се повезујући. Када су батерије паралелно повезане, струја и снага се повећавају.

Опште је прихваћено да примарни извори хемијских струја не подржавају поновно пуњење, мада се тачније та позиција може другачије формулисати: његова примена није економски изводљива.

Сувишни примарни хемијски извори струје се чувају у стању када је електролит изолован од електрода. Ово елиминише појаву редокс реакције и осигурава спремност за покретање. Они се не поново користе. Рок трајања резервних извора енергије је ограничен на 10–15 година.

Батерије се успешно пуне применом спољне електричне енергије. Због ове особине називају се секундарни извори струје. Они могу издржати стотине и хиљаде циклуса пуњења и пуњења.ЕМФ батерије може бити у опсегу 1,0 ÷ 1,5 волта. Комбиновани су и у батерије.

Електрохемијски генератори раде на принципу галванских ћелија, али носе супстанце споља да спроведу електрохемијску реакцију, а сви ослобођени производи се уклањају из електролита. То вам омогућава да организујете континуирани процес.


Кључне карактеристике перформанси хемијских извора енергије


1. Напон преко отворених терминала

У зависности од дизајна, један извор може створити само одређену потенцијалну разлику. За употребу у електричним уређајима комбинују се у батеријама.


2. Специфични капацитет

За одређено време (у сатима) један извор хемијске струје може да произведе ограничену количину струје (у амперима), која се приписује јединици тежине или запремине.


3. Густина снаге

Карактерише способност јединице тежине или запремине хемијског извора струје да генерише снагу произведену производом напона помоћу јачине струје.


4. Трајање операције

Овај параметар се такође назива датум истека.


5. Вредност струја са само-пражњењем

Ови споредни процеси електрохемијских реакција доводе до потрошње активне масе елемената, узрокују корозију и смањују специфични капацитет.


6. Цена производа

Зависи од дизајна, коришћених материјала и низа других фактора.

Најбољи извори хемијске струје су они са високим вредностима прва четири параметра, а самопражњење и трошкови су ниски.



Начела пуњења батерије

Међу секундарним хемијским изворима струје добијају велику популарност. литијум јонски модели, који су постали широко коришћени за напајање електронских уређаја. Они користе ЛиМО2 (М Цо, Ни, Мн) као материјал позитивне електроде, а графит као негативну електроду.

Када се напуне, литијум јони из примењене спољне енергије ослобађају се из катодног метала, пролазе кроз електролит и продиру у простор између слојева графита, накупљајући се тамо.

Начела пуњења батерије

Кад енергија пуњач је одсутан, а оптерећење је повезано са електродама, а затим се литијум јони у електролиту крећу у супротном смеру.

Ако се пуњење и пражњење не врши, тада се енергија у батерији не троши, већ се складишти. Али његова количина је ограничена својствима коришћених материјала. На пример, у литијум-јонским батеријама специфични електрични капацитет је 130 ÷ 150 мАх / г. Ограничена је својствима материјала аноде. Капацитет графита је око два пута већи.

Научници сада траже начине да повећају капацитет батерије, истражују могућност употребе хемијске реакције између литијума и кисеоника у ваздуху. Да би се то постигло, дизајнирани су дизајни са ваздушном катодом која се не троши, а користе се у одвојеним батеријама. Овом методом можете повећати густину енергије до 10 пута.

Рад хемијских извора струје захтева знање основе електротехнике, електрохемија, наука о материјалима и физика чврстог стања.

Погледајте и на електрохомепро.цом:

  • Практична примена електролизе
  • Литијум-јонске батерије
  • Литијумске полимерне батерије
  • Шта је самопражњење батерије?
  • Унутрашњи отпор батерије

  •  
     
    Коментари:

    # 1 написао: | [цитат]

     
     

    Знао је пола писања и тако добро.