Ընթացիկ աղբյուրները, քիմիական. Տեսակները քիմիական ընթացիկ աղբյուրների եւ սարքի

Ընթացիկ աղբյուրները , քիմիական (կրճատ ՀԻԹ) - հարմարվողականություն է, որի էներգիան Redox ռեակցիան փոխակերպվել էլեկտրական էներգիայի Նրանց այլ անուններ - An Էլեկտրաքիմիական բջջային, գալվանական բջջային , որը Էլեկտրաքիմիական Բջջային. Նրանց գործող սկզբունքը հետեւյալն է, որ փոխգործակցության երկու ռեակտիվների առաջացնում է քիմիական ռեակցիա է անընդհատ էլեկտրական ընթացիկ իշխանության բաշխման. Այլ աղբյուր գործընթացը էլեկտրաէներգիա ընթացիկ տեղի է ունենում բազմաստիճան սխեման: Առաջին ազատ է արձակվել ջերմային էներգիա, ապա այն վերածվում է մեխանիկական եւ միայն դրանից հետո դեպի էլեկտրական էներգիայի: Առավելությունն ՀԻԹ - մեկ փուլ գործընթաց, այսինքն էլեկտրաէներգիայի է ձեռք բերել ուղղակիորեն, շրջանցելով քայլերը տրամադրման ջերմային եւ մեխանիկական էներգիաները:

պատմություն

Ինչպես էր առաջին ներկա աղբյուրը. քիմիական աղբյուրներ կոչվում էին Գալվանական տարրեր հետո իտալացի գիտնականին տասնութերորդ դարի Լուիջի Գալվանին: Նա բժիշկ էր, anatomist, հոգեբան եւ ֆիզիկոս: Ոլորտներից մեկն է, իր հետազոտությունների էր ուսումնասիրել, թե ինչպիսի արձագանք կենդանիների տարբեր արտաքին ազդեցությունների: Քիմիական մեթոդը արտադրում էլեկտրաէներգիա է բացվել Գալվանին պատահաբար մեկի ժամանակ իր փորձերի վրա Գորտեր. Այն միացված է հումքի նյարդային է գորտի ոտքերի երկու մետաղական թիթեղները: Երբ դա տեղի ունեցավ մկանային կծկում. Սեփական բացատրությունը այս երեւույթի Գալվանին սխալ էր: Բայց արդյունքները, իր փորձերի եւ դիտարկումների օգնեց իր հայրենակից Ալեսանդրո Volta հետագա ուսումնասիրությունների համար:

Volta շարադրվում է իր աշխատանքում տեսությունը առաջացման էլեկտրական հոսանքի միջոցով քիմիական ռեակցիայի երկու մետաղների հետ շփվող մկանային հյուսվածքի գորտ: Առաջին քիմիական Ընթացիկ աղբյուրը նայեցի նման մի կոնտեյներով հետ աղաջրում, սալերի immersed դրանում ցինկի եւ պղնձի.

Արդյունաբերական սանդղակի CCS սկսել են արտադրվել երկրորդ կեսին տասնիններորդ դարում, շնորհիվ ֆրանսիացի Leklanshe ով հորինել է առաջնային մանգան-ցինկ բջիջները աղի էլեկտրալույծ, նրա անվան. Հետո մի քանի տարիների ընթացքում, սա արդեն բարելավվել էլեկտրաքիմիական խցում այլ գիտնականների եւ հանդիսանում է միակ առաջնային քիմիական աղբյուրներ էլեկտրաէներգիայի մինչեւ 1940 թ.

Դիզայն եւ գործողություն ՀԻԹ

քիմիական ընթացիկ աղբյուրը սարքը ներառում է երկու էլեկտրոդ (դիրիժորներից առաջին տեսակի) եւ միջամտող էլեկտրալույծ (դիրիժոր երկրորդ տեսակի, կամ իոնային դիրիժոր): Սահմանի վրա էլեկտրոնային ներուժի է առաջանում նրանց միջեւ: Այն էլեկտրոդների որի վրա նվազեցնելու գործակալը օքսիդանում կոչվում է անոդ, իսկ մեկը, ժամը, որի հակաօքսիդանտը վերականգնման - կաթոդ. Հետ միասին էլեկտրալույծ, նրանք կազմում են էլեկտրաքիմիական համակարգ.

Մի կողմնակի արտադրանք է Redox ռեակցիայի միջեւ էլեկտրոդի է առաջացման էլեկտրական հոսանքի: Այս ընթացքում արձագանքից, նվազեցնելով գործակալ է օքսիդացվում եւ հակաօքսիդանտ է տալիս էլեկտրոնները, որ ընդունում է դրանք, եւ այդ պատճառով է վերականգնվել: Ներկայությունը էլեկտրալույծ միջեւ կաթոդ եւ անոդ մի նախապայման ռեակցիա. Եթե պարզապես խառնել միասին Փոշիներ երկու տարբեր մետաղներից, ոչ էլեկտրական ելքը չի առաջանում, բոլորը էներգետիկ կհրապարակվի նաեւ ջերմության: Որ էլեկտրալույծ համար անհրաժեշտ է ընթացում գործընթացը էլեկտրոն փոխանցման: Առավել հաճախ հանդես է գալիս աղի լուծում կամ հալեցնում իր որակով:

Էլեկտրոդի տեսք մետաղի ափսեի կամ ցանցին: Իրենց ընկղմամբ էլեկտրալույծ է առաջանում էլեկտրական պոտենցիալ տարբերությունը նրանց միջեւ, այն բաց միացում լարման. Անոդ միտում ունի ազդեցության էլեկտրոնների եւ կաթոդ `իրենց ընդունման: Իրենց մակերեսին քիմիական ռեակցիա է սկսվում: Նրանք կանգնեցրել են բացման շղթայի, ինչպես նաեւ, երբ մեկը reactants սպառվում: Հրատապ տեղի է ունենում հեռացման մեկի էլեկտրոդների կամ էլեկտրալույծ.

Կազմը էլեկտրաքիմիական համակարգեր

Ընթացիկ աղբյուրներ քիմիական oxidants օգտագործվում են որպես թթվածին թթու աղեր, թթվածնի, հալոգենիդների, բարձրագույն մետաղական օքսիդներ nitroorganic բաղադրություն եւ տ. D. նվազեցում գործակալներին նրանում մետաղներ եւ դրանց ստորին օքսիդները, ջրածինը, եւ ածխաջրածնային միացություններ: Քանի որ electrolytes օգտագործվում են:

1. Ջրային լուծույթներում թթուների, ալկալիների, աղ եւ այլն: D.
2. Nonaqueous լուծումները իոնային ջերմահաղորդություն ստացված լուծարման աղ օրգանական կամ անօրգանական լուծիչներ:
3. աղ melts.
4. Պինդ միացություններ իոնացված վանդակավոր, ջրով կը հեղեղեմ երկիրը մեկի շարժական իոններ:
5. Matrix electrolytes. Այս հեղուկ լուծումներ կամ հալվում գտնվում են pores մի ամուր ոչ conductive մարմնի - elektronositelya.
6. Ion փոխանակման electrolytes. Այս պինդ հետ կապը ֆիքսված իոնային խմբերի նույն նշանի: եւս մեկ նշան Հովնանի, իսկ բջջային. Այս գույքը դարձնում ջերմահաղորդություն է էլեկտրալույծ միաբեւեռ.

գալվանական մարտկոց

Քիմիական ընթացիկ աղբյուրներ կազմված է Էլեկտրաքիմիական բջիջների - բջիջների. Լարվածություն մեկում այդ բջիջների փոքր - ից մինչեւ 0.5 4V. Կախված այն բանից, կարիքների, ՀԻԹ օգտագործել գալվանական մարտկոցը, որը բաղկացած է մի քանի պարբերաբար կապված տարրերի. Այն երբեմն օգտագործվում է զուգահեռ կամ շարքի զուգահեռ կապի մի քանի տարրերի. Մի շարքի միացում, միշտ ներառում է միայն այն նույն մարտկոցներ կամ մարտկոցները: Նրանք պետք է ունենան նույն ցուցանիշները: Էլեկտրաքիմիական համակարգ, դիզայն, գործընթացը տատանումների եւ չափը: Համար զուգահեռ կապի հնարավոր է օգտագործել տարրեր տարբեր չափերի.

դասակարգումը ՀԻԹ

Քիմիական աղբյուրներ տարբերվում է:

• չափը,
• շինարարությունը;
• ռեակտիվներ;
• Բնություն energoobrazuyuschey արձագանքը.

Այս ցուցանիշները սահմանում կատարումը CCS հարմար է որոշակի դիմումը.

Դասակարգումը Էլեկտրաքիմիական բջիջների հիման վրա տարբերությունների սկզբունքով շահագործման. Կախված նրանից, թե այդ հատկանիշներով, տարբերակել:

1. Առաջնային քիմիական աղբյուրներ - Միանգամյա օգտագործման իրեր. Նրանք ունեն որոշակի ֆոնդային ռեագենտներ, որը սպառվում է արձագանքը. Հետո այդ լիարժեք լիցքաթափման խցում կորցնում արդյունավետությունը: Մեկ այլ առաջնային հարվածել կոչվում Գալվանական տարրեր: Հաւատարիմ պարզապես զանգահարեք նրանց - տարրը. Ամենապարզ օրինակը առաջնային էներգիայի աղբյուր - «Battery» AA:
2. Վերալիցքավորվող քիմիական ընթացիկ աղբյուրները մարտկոցներ (նաեւ կոչվում միջնակարգ, հետադարձելի ՀԻԹ) են reusable տարրեր: Անցնելով մի ընթացիկ արտաքին circuit հակառակ ուղղությամբ միջոցով մարտկոցի հետո լրիվ մարումը ծախսել է, ռեագենտներ են վերականգնվել կրկին կուտակել քիմիական էներգիան (մեղադրվում): Շնորհիվ հնարավորությունը լիցքավորման արտաքին մշտապես գործող աղբյուրի սարքի համար օգտագործվում է երկար ժամանակ, ընդհատումներով է վերալիցքավորել. Գործընթացը արտադրող էլեկտրական էներգիան կոչվում է կոլեկտոր ելքը: Դրանք ներառում են հարվածել մարտկոցները բազմաթիվ էլեկտրոնային սարքերի (լեփթոփներ, բջջային հեռախոսների եւ այլն: Ն):
3. Ջերմային քիմիական աղբյուրներ - սարքերի շարունակական գործողություն. Ընթացքում իրենց գործողության կա շարունակական հոսքը նոր խմբաքանակ ռեակտիվների եւ հեռացման արձագանքման արտադրանք.
4. Համակցված (polutoplivnyh) էլեկտրաքիմիական բջիջները ունեն պաշարների մեկի reactants. Երկրորդը սարքը մատակարարվում է դրսից: Կյանքը սարքի կախված է մատակարարման առաջին reactant: Համակցված քիմիական աղբյուրներ էլեկտրական հոսանքի օգտագործվում են որպես մարտկոցների, եթե կա հնարավորություն, վերականգնելու իրենց մեղադրանքը անցնելով ընթացիկ արտաքին աղբյուրից.
5. ՀԱՐՎԱԾԵԼ վերականգնվող վերալիցքավորվում մեխանիկորեն կամ քիմիապես: Նրանց համար, դա հնարավոր է փոխարինել այն բանից հետո, լրիվ անվճար է ծախսել ռեագենտներ վրա նոր չափաբաժիններով: Այսինքն, նրանք չեն շարունակական սարքեր, ինչպես նաեւ, նման մարտկոցների պարբերաբար լիցքավորել:

բնութագրեր ՀԻԹ

Հիմնական բնութագրերը քիմիական էներգիայի աղբյուրների ներառում:

1. Բաց միացում լարման (OCV կամ լիցքաթափում լարման): Այս ցուցանիշը հիմնականում կախված է Էլեկտրաքիմիական համակարգի (համադրություն նվազեցնող գործակալ, oxidizing գործակալ եւ էլեկտրալույծ): Նաեւ OCV ազդում էլեկտրալույծ կոնցենտրացիան, աստիճանը ծախսի, ջերմաստիճանի եւ այլոց: OCV կախված է արժեքի ընթացիկ հոսող ՀԻԹ.
2. Power:
3. Ելքը ներկա, կախված արտաքին տպատախտակները դիմադրության:
4. Տարողությունը, - այն առավելագույն գումարը, էլեկտրաէներգիայի, որ տալիս է խփել, երբ այն ամբողջովին լիցքաթափված.
5. Որ էներգետիկ բովանդակության առավելագույն էներգիա է ստացել լիարժեք դուրսգրման սարքում:
6. Էներգետիկ բնութագրեր. Մարտկոցների, այն հիմնականում երաշխավորված շարք մեղադրանքը ջրահեռացման ցիկլերի առանց իջեցում լարման կամ լիցքավորման հզորությունը (ռեսուրս):
7. Ջերմաստիճանում կատարումը:
8. Պահպանման ժամկետը - առավելագույն գումարը ժամանակի միջեւ արտադրության եւ առաջին արտահոսել սարքի.
9. Ծառայությունը կյանքը առավելագույն ընդհանուր պահման եւ աշխատանքային կյանքում: Համար վառելիքի բջիջները կարող են կարեւոր ժամկետները ծառայությունից հետ շարունակական եւ ընդհատվող շահագործման.
10. Ընդհանուր էներգետիկ առաքվում է ամբողջ սպասարկման կյանքում.
11. Մեխանիկական ուժ նկատմամբ վիբրացիայի, ցնցում, եւ այլն: Ն.
12. Հնարավորություն է աշխատել ցանկացած պաշտոնում:
13. Հուսալիություն.
14. Հեշտ սպասարկում:

Պահանջները ՀԻԹ

Դիզայնը Էլեկտրաքիմիական բջիջների պետք է տրամադրի միջավայր առավել արդյունավետ արձագանքմանը: Այդ պայմանները ներառում են:

• կանխելու ընթացիկ արտահոսքի.
• համազգեստը աշխատանքը;
• մեխանիկական ուժ (այդ թվում `կնքումը)
• Անջատումը ռեագենտների.
• Լավ շփումը էլեկտրոդների եւ էլեկտրալույծ.
• discharge ընթացիկ ից արձագանքման գոտին արտաքին թողարկման նվազագույն կորուստներով:

Ընթացիկ աղբյուրները, քիմիական պետք է համապատասխանի հետեւյալ ընդհանուր պահանջները:

• բարձրագույն արժեքները պարամետրերով.
• առավելագույն ջերմաստիճանը շրջանակ օպերատիվության,
• մեծագույն սթրես.
• որ նվազագույն արժեքը էներգիայի միավորի.
• լարման կայունությունը;
• գանձել պահպանումն;
• անվտանգություն;
• հեշտ պահպանման, եւ իդեալականը կարիք չկա դրա համար,
• երկար ծառայությունը կյանքը.

Operation ՀԻԹ

Հիմնական առավելությունը մարտկոցներ - կարիք չկա որեւէ պահպանման. Նախքան սկսեք օգտագործել դրանք բավական է ստուգել տեսքը, Գրքերի կյանքը: Երբ միացված դա կարեւոր է դիտարկել բեւեռականություն եւ ստուգել ամբողջականությունը սարքի շփումների. Լրացուցիչ բարդ քիմիական աղբյուրներ - մարտկոցներ, պահանջում են ավելի լուրջ խնամք: Նպատակը իրենց ծառայությունից առավելագույն ընդլայնումը կյանքի. Հոգատար համար մարտկոցի:

• սպասարկում մաքրության;
• մոնիտորինգի բաց տպատախտակները լարման.
• պահպանելով էլեկտրալույծ մակարդակը (լիցքավորման համար միայն թորած ջուր կարող է օգտագործվել),
• Վերահսկողության էլեկտրալույծ Համակենտրոնացման (միջոցով hydrometer - պարզ սարքի չափման հեղուկ խտությունը):

Ընթացքում շահագործման Էլեկտրաքիմիական բջիջների պետք է համապատասխանեն բոլոր պահանջներին, որոնք վերաբերում են անվտանգ օգտագործման էլեկտրական տեխնիկա.

ՀԻԹ Դասակարգումը Էլեկտրաքիմիական համակարգերի

Տեսակները քիմիական ընթացիկ աղբյուրների, կախված համակարգի

• հանգեցնել (թթու),
• նիկել-կադմիում, նիկել-երկաթ, նիկել ցինկ,
• մանգան ցինկ, պղինձ-ցինկի, Մերկուրի, ցինկ, ցինկ-քլորիդ.
• արծաթ ցինկ, արծաթ, կադմիում,
• Օդային մետաղական.
• նիկել-ջրածնի եւ արծաթ ջրածնի.
• մանգան-մագնեզիում,
• լիթիումային եւ ք. դ.

Ժամանակակից օգտագործումը ՀԻԹ

Ընթացիկ աղբյուրները, քիմիական Այն ներկայումս օգտագործվում է:

• տրանսպորտային միջոցներով
• շարժական սարքերը,
• ռազմական եւ տիեզերական տեխնոլոգիաներ:
• գիտական սարքավորումներ;
• Բժշկություն (խթանիչների):

Ծանոթ օրինակները հարվածել է տանը:

• մարտկոցներ (չոր բջիջները),
• մարտկոցներ շարժական կենցաղային տեխնիկա եւ էլեկտրոնիկայի,
• Անխափան Սնուցման.
• մարտկոցներ:

Հատկապես լայնորեն ընդունված Lithium քիմիական աղբյուրներ էլեկտրաէներգիայի. Դա պայմանավորված է այն հանգամանքով, որ լիթիումը (Li) ունի ամենաբարձր էներգիայի խտությունը: Այն փաստը, որ դա հպարտանում է բացասական էլեկտրոդների ներուժը բոլոր մյուս մետաղների. Lithium-Ion մարտկոցներ (ԼԻԱ) առաջ է անցել բոլոր մյուս արժեքներին CCS եւ հատուկ էներգետիկայի աշխատանքային լարման. Այժմ նրանք աստիճանաբար յուրացնել նոր ոլորտ - Road transport: Ապագա գիտական զարգացումներին առնչվող բարելավմանն ուղղված Lithium մարտկոցների, կտեղափոխվի ուղղությամբ Ultrathin նմուշների եւ խոշոր ծանր duty մարտկոցների.