Nuna fontoj, kemia. Tipoj de kemiaj nuna fontoj kaj aparato

Nuna fontoj , kemia (mallongigita HIT) - adapto, en kiu la energio de redoksa reakcio estas konvertita en elektran energion. Iliaj aliaj nomoj - electroquímico ĉelo, Galvana pilo , electroquímico ĉelo. Ilia mastruma principo estas la jenaj: la interago de la du reactivos kaŭzas kemian reagon kun konstanta elektra kurento potenco atribuo. En aliaj fonton procezo generanta elektron nuna okazas multistage skemo. Unue liberigita termika energio, tiam ĝi estas transformita en mekanika kaj nur tiam en elektra energio. Avantaĝo HIT - unu-scenejo procezo, tio estas: la elektro estas akirita rekte, preterirante la paŝoj provizi termika kaj mekanikan energion.

rakonto

Kiel faris la unuan aktuala fonto? kemia fontoj vokitaj Galvana pilo post la itala sciencisto de la dekoka jarcento - Luigi Galvani. Li estis kuracisto, anatomiisto, fiziologo kaj fizikisto. Unu el la areoj de lia esploro estis studi la reagoj de animaloj al diversaj eksteraj influoj. La kemia metodo de produktado elektro estis malfermita Galvani akcidente, dum unu el liaj eksperimentoj sur ranoj. Ĝi estas konektita al krudaj nervo en la rano kruroj du metalaj teleroj. Kiam tio okazis muskola kuntiriĝo. Propra ekspliko de ĉi tiu fenomeno de Galvani eraris. Sed la rezultoj de liaj eksperimentoj kaj observoj helpis lia samlandano Alessandro Volta en postaj studoj.

Volta klarigis en sia laboro la teorion de apero de elektra fluo tra kemia reago inter du metaloj en kontakto kun la muskola histo de la rano. La unua kemia aktuala fonto aspektis kiel ujo kun peklakvo, kun teleroj inmerso en ĝi de zinko kaj kupro.

En la industria-skalo CCS komencis esti produktitaj en la dua duono de la deknaŭa jarcento, danke al la franco Leklanshe kiu inventis la primara mangano-zinko ĉeloj kun salo electrolito, nomita laŭ li. Post kelkaj jaroj, tiu estis plibonigita elektrokemia ĉelo al aliaj sciencistoj kaj estas la nura primara kemia fontoj de elektro antaŭ 1940.

Dezajno kaj operacio HIT

kemia aktuala fonto aparato inkludas du elektrodoj (ŝoforoj de la unua speco) kaj intertempe electrolito (dirigento de la dua speco, aŭ jono dirigento). Ĉe la limo de elektronika potencialo ŝprucas inter ili. La elektrodo sur kiu la redukto agento estas oxidado nomita anodo kaj la ĉe kiu la oxidante reakiro - katodo. Kune kun la electrolito, ili konstituas elektrokemia sistemo.

Al kromprodukto de la redoksa reakcio inter la elektrodoj estas la aperon de elektra fluo. Dum tiu reago, la redukto agento estas oxidised kaj oxidantes donas la elektronoj kiuj akceptas ilin kaj pro tio estas restarigita. La ĉeesto de la electrolito inter la katodo kaj la anodo estas antaŭkondiĉo reago. Se nur miksi kune pudroj de du malsamaj metaloj, neniu elektra malŝarĝo ne okazas, ĉiuj energioj estos ĵetita kiel varmego. La electrolito estas bezonata por agilizar la procezo de transporto de elektronoj. Plej ofte agas salo solvo aŭ degelon de ĝia kvalito.

La elektrodoj aspekti metalo telero aŭ krado. Ĉe ilia mergo en electrolito ekestas elektra potencialo diferenco inter ili - la malfermita cirkvito tensio. La anodo emas efiko de elektronoj kaj katodo - al ilia adopto. Sur iliaj surfaco kemia reago komenciĝas. Ili haltis en la malfermo de la ĉeno, kaj ankaŭ kiam unu el la reactivos konsumitaj. Rompante okazas per forigo de unu el la elektrodoj aŭ electrolito.

Komponado elektrokemia sistemoj

Nuna fontoj kemia oxidantes estas uzataj kiel oksigeno acida saloj, oksigeno, halogenuros, pli alta metalaj oksidoj nitroorganic komponaĵo kaj t. D. Reduktante agentoj en ĝi estas metaloj kaj ilia suba oksidoj, hidrogeno, kaj hidrokarbono komponaĵoj. Kiel elektrolitoj uzata:

1. Akva solvoj de la acidaj, alkalaj, salo kaj tiel plu. D.
2. Nonaqueous solvoj kun jonaj konduktiveco ricevita per solvanta la salon en organikaj aŭ neorganikaj solidaj.
3. salo degelas.
4. Solida komponaĵoj kun jona krado, kiu unu el la meblo jonoj.
5. Matrix elektrolitoj. Tiu likvaĵo solvoj aŭ fandas estas lokitaj en la poroj de solida ne-konduktiva korpo - elektronositelya.
6. Ion-interŝanĝo elektrolitoj. Tiu solida ligo kun la fiksa jona grupoj de la sama signo. alia signo de Jona dum movebla. Tiu posedaĵo igas la conductividad de la electrolito unupolusa.

galvana baterio

Kemiaj nuna fontoj konsistas el elektrokemia ĉeloj - ĉeloj. Streĉiĝo en unu el ĉi tiuj ĉeloj estas malgranda - de 0,5 al 4V. Depende de bezonoj, HIT uzi galvana baterio, kiu konsistas de pluraj serially konektita elementoj. Ĝi estas foje uzata paralele aŭ en serio-paralela konekto de pluraj elementoj. En serio cirkviton ĉiam inkluzivi nur la sama primara ĉeloj aŭ pilojn. Ili devus havi la samajn parametrojn estas: elektrokemia sistemo, dezajno, procezo variado kaj grandeco. Por la paralelajn konekto eblas uzi elementojn de malsamaj grandecoj.

klasado HIT

Kemiaj fontoj diferencas en:

• amplekso;
• konstruo;
• reactivos;
• Naturo energoobrazuyuschey reago.

Ĉi tiuj parametroj difini la okupas de la CCS taŭga por aparta apliko.

Klasifiko de elektrokemia ĉeloj bazita sur diferencoj en principo de operacio. Depende de ĉi tiuj karakterizaĵoj, distingi:

1. Ĉefa kemiaj fontoj - desechable erojn. Ili havas iujn stock reactivos, kiu konsumas en la reago. Post tia plena elfluon ĉelo perdas efikecon. En alia primara HIT nomiĝas Galvana pilo. Fidela simple nomas ilin - la elemento. La plej simpla ekzemplo de primara energifonto - "Battery" AA.
2. Rechargeable kemiaj nuna fontoj - pilojn (ankaŭ nomita duaranga, reversibles HIT) estas reuzebla elementoj. Pasante aktuala de la ekstera cirkvito en la inversa direkto tra la baterio post plena elfluon pasigis reactivos estas regeneritaj denove amasigante kemia energio (esti akuzita). Pro la ebleco de ordonante de ekstera konstanta aktuala fonto aparato estas uzata por longa tempo, intermite lardi. La procezo de generado elektra energio estas nomita la akumulatoro elfluon. Tiuj inkludas HIT pilojn de multaj elektronikaj aparatoj (porteblaj, poŝtelefonoj kaj tiel plu. N.).
3. Termika kemiaj fontoj - aparatoj de kontinua agado. Dum ilia operacio estas kontinua fluo de novaj aroj de reactivos kaj forigo de reago produktoj.
4. La kombinita (polutoplivnyh) elektrokemia ĉeloj havas stock de unu el la reakciantoj. La dua aparato estas liverita al la ekstera. La vivo de la aparato dependas de la provizo de la unua reactivo. Kombinita kemiaj fontoj de elektra fluo estas uzitaj kiel piloj, se ekzistas la ebleco restarigi sian zorge aprobante aktuala de ekstera fonto.
5. HIT renovigeblaj larditaj mekanike aŭ kemie. Por ili, eblas anstataŭigi post plena zorge pasigis reactivos sur novaj parton. Tio estas, ili ne estas kontinua aparatoj tiel, kiel la pilojn periode larditaj.

karakterizaĵoj HIT

La ĉefa trajtoj de kemia potenco fontoj inkludas:

1. Malfermu cirkviton tensio (OCV aŭ eliganta tensio). Tiu rapideco ĉefe dependas de la elektrokemia sistemo (kombino de redukto agento, la oksidiga agento kaj la elektrolito). Ankaŭ OCV influas electrolito koncentriĝo, grado de elfluo, temperaturo kaj aliaj. OCV dependas de la valoro de la fluo tra la HIT.
2. Potenco.
3. La malŝarĝo nuna - depende de la ekstera cirkvito rezisto.
4. Kapacito - la maksimuma kvanto de elektro kiu donas HIT kiam tute eligita.
5. La energio enhavo - maksimuma energio ricevita en plenan elfluon aparato.
6. Energio karakterizaĵojn. Por pilojn, ĝi estas ĉefe garantiita da zorge-malŝarĝo cikloj sen malsupreniri la streĉiĝon aŭ zorge kapablo (rimedo).
7. Temperaturo gamo ludado.
8. Stokado tempo - la maksimuma kvanto de tempo inter fabrikado kaj la unua elfluon aparato.
9. Servo vivo - la maksimuma totala stokado kaj laboro vivo. Por fuelpiloj estas gravaj periodoj de servo kun kontinuaj kaj intermitaj operacio.
10. La tuta energio liverita por la tuta servo vivo.
11. Mekanika forto rilate al vibro, ŝoko, kaj tiel plu. N.
12. Kapableco labori en ajna pozicio.
13. Fidindeco.
14. Facila vivtenado.

Postuloj por HIT

La dezajno de elektrokemia ĉeloj devus provizi medion favoran al la plej efika reago. Ĉi tiuj kondiĉoj estas:

• preventi nuna fugoj;
• uniformo laboro;
• mekanikan forton (inkluzive stampita);
• disiĝon de la reactivos;
• bonan kontakton inter la elektrodoj kaj electrolito;
• alta fluo de la reago zono al ekstera produktadon kun minimuma perdoj.

Nuna fontoj, kemia devas renkonti la jenaj ĝeneralaj postuloj:

• la plej altaj valoroj de specifaj parametroj;
• maksimuma temperaturo gamo de operability;
• la plej granda streĉiĝo;
• la minimuma kosto de unueco de energio;
• Tensio stabileco;
• ŝarĝi konservado;
• sekureco;
• faciligi de bontenado, kaj ideale ne bezonas ĝin;
• longa servo vivo.

operacio HIT

La ĉefa avantaĝo de primara ĉeloj - ne necesas por ajna vivtenado. Antaŭ vi ekuzi ilin sufiĉe por kontroli la aspekton, breto-vivo. Kiam konektita estas grave observi la polaridad kaj kontroli la integrecon de la mekanismo kontaktoj. Pli kompleksaj kemiaj fontoj - pilojn, postulas pli seriozan zorgon. La celo de ilia servo - la maksimuma etendo de vivo. Pensi pri la baterio estas:

• konservo de pureco;
• monitoranta la malfermita cirkvito tensio;
• subteni la electrolito nivelo (por refilling nur distilita akvo povas esti uzata);
• Kontrolo de la electrolito koncentriĝo (tra hydrometer - simpla aparato por mezuri fluida denseco).

Dum operacio de elektrokemia ĉeloj devas plenumi ĉiuj postuloj rilatas al la sekura uzo de elektraj aparatoj.

HIT Klasifiko de elektrokemia sistemoj

Tipoj de kemiaj nuna fontoj, depende de la sistemo:

• konduki (acida);
• nikelo-kadmio, nikelo-fero, nikelo-zinko;
• mangano-zinko, kupro-zinko, hidrargo, zinko, zinko-klorido;
• arĝento-zinko, arĝento kaj kadmio;
• aero-metalo;
• nikelo-hidrogeno kaj arĝento-hidrogeno;
• mangano-magnezio;
• litio kaj t. d.

Moderna uzo de HIT

Nuna fontoj, kemia Ĝi estas nuntempe uzita en:

• veturiloj;
• porteblaj aparatoj;
• milita kaj spaca teknologio;
• scienca teamo;
• Medicino (korregulilo).

Konataj ekzemploj de HIT en la hejmo:

• piloj (sekaj ĉeloj);
• pilojn porteblaj hejmiloj kaj elektronika;
• Uninterruptible nutrado;
• aŭto piloj.

Precipe vaste adoptita litio kemiaj fontoj de elektro. Ĉi tio estas pro tio, ke litio (Li) havas la plej altan energion denseco. La fakto, ke ĝi havas la negativa elektrodo potencialo de ĉiuj aliaj metaloj. Litio-ion piloj (LIA) antaŭ ĉiuj aliaj valoroj de CCS kaj specifa energio de la laborista tensio. Nun ili grade majstri nova sfero - vojo transporto. Estonte sciencaj evoluoj rilataj al la plibonigo de kuirilaroj de litio, movos en la direkto de ultrathin dezajnoj kaj grandaj pezaj-devo piloj.