Amaldagi manbalar, kimyoviy. kimyoviy joriy manbalari va qurilma turlari

Amaldagi manbalar bir redoks reaksiya energiya elektr energiyasiga aylanadi bo'lgan moslashtirish, -, kimyoviy (qisqartirilgan hit). Ularning boshqa nomlari - elektrokimyasal hujayra, galvanik hujayra , elektrokimyasal hujayra. Ularning operatsion tamoyili quyidagi bo'ladi: ikki reagentlar shovqinni doimiy tok elektr ajratish bilan kimyoviy reaksiyaga olib keladi. Boshqa manba jarayoni ishlab elektr toki yilda ko'p bosqichli sxema sodir bo'ladi. Birinchi ozod , issiqlik energiyasi , so'ngra uni elektr energiyasi ichiga faqat keyin mexanik aylantirildi va. Afzalligi, hit - bir bosqichli jarayon, ya'ni, elektr termik va ta'minlash qadamlar chetlab, to'g'ridan-to'g'ri olinadi mexanik energiya.

hikoya

Qanday birinchi joriy manbasini qildi? kimyoviy manbalari deb nomlangan edi galvanik hujayralarini Luidji Galvani - XVIII asrning Italiya olimi keyin. U bir shifokor, anatom, fiziolog va fizik edi. Uning tadqiqot yo'nalishlaridan biri turli tashqi ta'sirlarga hayvonlar reaktsiyalarni o'rganish edi. elektr ishlab chiqarish kimyoviy usul qurbaqalar uning tajribalar biri paytida, to'satdan Galvani ochildi. Bu qurbaqa oyoqlari ikki metall plitalar bir xom asab ulangan. Qachon bu mushak qisqarishini sodir bo'ldi. Galvani bu hodisaga o'z tushuntirish noto'g'ri edi. Lekin uning tajribalar va kuzatishlar natijalari keyingi tadqiqotlarda o'z hamyurti Alessandro Volta yordam berdi.

Volta qurbaqa mushak to'qimalarining bilan aloqada ikki metallar orasida kimyoviy reaksiya orqali o'z ishida elektr toki vujudga nazariyasini to'xtaldi. birinchi kimyoviy joriy manbai unda rux va mis ko'milib plitalar bilan, suv bilan bir idish kabi qaradi.

sanoat-miqyosda CSS XIX asrning ikkinchi yarmida ishlab boshlagan, uning nomidagi tuz elektrolit bilan asosiy marganets-rux hujayralarni ixtiro fransuz Leklanshe uchun rahmat. Bir necha yildan so'ng, bu 1940 oldin elektr faqat birlamchi kimyoviy manbalaridan boshqa olimlar uchun elektrokimyoviy hujayrani yaxshilandi va qilingan.

Dizayn va ish HIT

kimyoviy joriy manbai qurilmasi ikki elektrod (birinchi turdagi o'tkazgichlari) va aralashish elektrolitlar (ikkinchi turdagi rahbar yoki ion rahbar) o'z ichiga oladi. elektron salohiyatini chegarasida ular o'rtasida yuzaga keladi. kamaytirish agenti anod deb nomlangan oksidlangan bo'lgan elektrod va biri Oksidan tiklash da - katod. Birgalikda elektrotlu, ular elektr kimyoviy tizimini tashkil etadi.

elektrodlari orasidagi redoks reaksiya bir yon mahsulotni bir elektr toki paydo bo'ladi. Bu reaksiya davomida kamaytirish agenti oksidlanadi va oksidan ularni qabul va tufayli bu tiklanadi elektronlar beradi. Katot va Anote o'rtasidagi elektrolitlar mavjudligi bir fikr reaktsiya hisoblanadi. shunchaki birga ikki xil metall upalari aralashtirib bo'lsa, sodir bo'lmaydi, hech elektr chiqarish, barcha energiya issiqlik sifatida ozod qilinadi. elektrolitlar elektron uzatish jarayonini soddalashtirish uchun talab qilinadi. Eng tez-tez uning sifatini tuz eritmasi yoki erigan bajaradi.

elektrodlari metall plastinka yoki panjara kabi qarash. ochiq elektron kuchlanish - elektrolitlar o'z botirish da, ular o'rtasida bir elektr salohiyati farqni yuzaga keladi. ularning qabul qilish - anod elektronlar ta'siri va katot uchun bir moyillik bor. ularning yuzasida kimyoviy reaktsiya boshlanadi. Ular, shuningdek, reaktivlar biri iste'mol qachon kabi, zanjirning ochilishiga to'xtadi. Breaking elektrodlar yoki elektrolitlar biri olib tashlash bilan sodir bo'ladi.

Tarkibi elektrokimyoviy tizimlari

Amaldagi manbalar kimyoviy oksidlovchi kislorod kislota tuzlari, kislorod, Xolid, oliy metall oksidlari nitroorganic aralash va agentlari unda metallar va ularning pastki oksidlari, vodorod va uglevodorod aralashmalar kamaytirish t. D. sifatida ishlatiladi. elektrolitlar foydalanish kabi:

1. shunday qilib, kislota, ishqor, tuz va suvli echimlar. D.
2. organik yoki noorganik erituvchi tuz tarqatib yuborish orqali qo'lga kiritilgan ion o'tkazuvchanlik bilan suvsiz echimlar.
3. tuz eriydi.
4. ion, katak, ko'char ionlari bo'lib, biri bilan mustahkam birikma.
5. Matrix elektrolitlar. Bu suyuqlik probirkaga yoki eritmalar mustahkam bo'lmagan, Supero'tkazuvchilar tanasi gözeneklerine joylashgan - elektronositelya.
6. Ion-valyuta elektrolitlar. Shu belgisi belgilangan ion guruhlar bilan bu mustahkam aloqa. mobil esa Yunus boshqa bir alomat. Bu xususiyat, elektrolitlar unipolar iletkenliğinin qiladi.

galvanik batareya

Kimyoviy joriy manbalar elektrokimyoviy hujayralari iborat - hujayralarni. Bu hujayralar birida kuchlanish kichik - 0,5 dan 4V uchun. ehtiyojlariga qarab, bir necha ketma-ket ulangan elementlardan tashkil topgan, galvanik batareyani foydalanish bosing. Bu ba'zan parallel yoki bir necha elementlarni qator-parallel ulanish ishlatiladi. bir qator tutashuv har doim faqat bir xil asosiy Batareya yoki hujayralarni o'z ichiga oladi. elektrokimyoviy tizimi, dizayn, jarayon o'zgarish va hajmi: Ular shu parametrlar bor bo'lishi kerak. parallel ulanish uchun turli o'lchamdagi elementlarini foydalanish mumkin.

tasnifi hIT

Kimyoviy manbalari farq:

• hajmi;
• qurish;
• reagentlar;
• Tabiat energoobrazuyuschey reaktsiya.

Bu parametrlar Agar ma'lum bir dastur uchun mos CSS faoliyatini belgilaydi.

ishga tamoyili farqlarga asoslangan elektrokimyoviy hujayralari tasnifi. Ushbu xususiyatlariga qarab, ajrata:

1. Boshlang'ich kimyoviy manbalari - martalik mahsulot. Ular reaktsiya iste'mol qilingan muayyan aksiyadorlik reagentlar, bor. Bunday to'liq bajarish hujayradan keyin samaradorligini yo'qotadi. yana bir asosiy hit yilda galvanik hujayralarni deyiladi. Sadoqatli shunchaki ularga nido qiladi - elementi. "Batareya" AA - asosiy energiya manbai oddiy misol.
2. Rechargeable kimyoviy joriy manbalar - batareyalar (shuningdek, o'rta, ikki tomonlama HIT deb ataladi) qayta- elementlardir. to'liq bajarish sarf reaktivlar yana kimyoviy energiya orttirib qayta ishlab, keyin batareya orqali teskari yo'nalishda tashqi pallasida bir joriy o'tib tomonidan (zaryad qilinmoqda). Tufayli tashqi doimiy joriy manbai qurilmadan zaryad imkoniyati uchun vaqti-vaqti bilan qayta zaryadlash, uzoq vaqt davomida ishlatiladi. elektr energiyasi jarayoni akkumulyator chiqarish deyiladi. Bu ko'p elektron qurilmalar (noutbuklar, mobil telefonlar va hokazo. N.) Xit batareya o'z ichiga oladi.
3. Issiqlik kimyoviy manbalari - doimiy harakat qurilmalar. ularning ish paytida reagentlar va reaksiya mahsulotlarini tozalashning yangi qoplarni bir uzluksiz oqimi bor.
4. birlashgan (polutoplivnyh) Elektrokimyoviy hujayralari reaktivlar birining kabinetga bor. Ikkinchi qurilma tashqaridan taqdim etiladi. Qurilmaning hayot birinchi reaktiv yetkazib berish bilan bog'liq. elektr tokini birga kimyoviy manbalari tashqi manbadan tokini o'tib, ularning zaryad tiklash imkoniyati mavjud bo'lsa, batareya sifatida ishlatiladi.
5. Hit qayta tiklanadigan mexanik yoki kimyoviy zaryad. Ular uchun, u to'liq zaryad yangi qismlarini reagentlar sarf keyin o'rniga mumkin. Ya'ni ular vaqti-vaqti bilan qayta zaryadlash batareyalar kabi, shuningdek, doimiy qurilmalar emas, deb.

xususiyatlari hit

kimyoviy energiya manbalarini asosiy xususiyatlari o'z ichiga oladi:

1. Ochiq elektron kuchlanish (OCV yoki tushirish kuchlanish). Bu darajasi, birinchi navbatda, elektr kimyoviy tizimi (a kamaytirish agenti, oksidlovchi agent va elektrolitlar uyg'unligi) bog'liq. Shuningdek OCV elektrolit konsentratsiyasi, bajarish, harorat va boshqalar darajasini ta'sir qiladi. OCV hit turgan oqim qiymati bog'liq.
2. Power.
3. chiqarish joriy - tashqi elektron qarshilik qarab.
4. Imkoniyatlar - u butunlay zaryadsizlanishi qachon urish beradi elektr maksimal miqdori.
5. energiya kontent - to'liq bajarish qurilma olingan maksimal energiya.
6. Energiya xususiyatlari. batareyalar uchun, birinchi navbatda, kuchlanish yoki zaryadlovchi hajmi (resurs) pasaytirish holda zaryad-chiqarish tsikllari sonini kafolatlanadi.
7. Havo harorati oralig'i bajarish.
8. Saqlash muddati - ishlab chiqarish va birinchi bajarish qurilma o'rtasida vaqt maksimal miqdori.
9. Xizmat muddati - maksimal umumiy saqlash va ish hayoti. yoqilg'i hujayralari uzluksiz va davriy ishga bilan xizmat muhim davrlar bo'lgan.
10. butun xizmati hayot uchun yetkazib umumiy energiya.
11. Mexanik tebranish, zarba nisbatan kuch, va hokazo. N.
12. har qanday holatda ishlash qobiliyati.
13. Ishonchlilik.
14. Oson parvarishlash.

Hit uchun talablar

elektrokimyoviy hujayralari dizayn eng samarali reaktsiya uchun qulay sharoitlar bilan ta'minlash kerak. Bu shartlar sirasiga:

• joriy oqib oldini olish;
• yagona ish;
• (Bosilishi shu jumladan) mexanik kuch;
• reaktivlar ajratish;
• elektrodlari va elektrolitlar bilan yaxshi aloqa;
• minimal zarar bilan tashqi chiqishi uchun reaktsiya zonasini joriy ado.

Amaldagi manbalar, kimyoviy quyidagi umumiy talablarga javob berishi kerak:

• aniq parametrlari eng yuqori qiymatlari;
• moslashishga maksimal harorat oralig'i;
• eng katta stress;
• energiya birligi minimal qiymati;
• barqarorlik kuchlanish
• saqlash topshirish;
• xavfsizligi;
• texnik qulaylik, va ideal buning uchun hech qanday ehtiyoj;
• uzoq umr.

Operation hIT

asosiy hujayralari asosiy afzalligi - har qanday texnik xizmat ko'rsatish uchun hech qanday ehtiyoj. Agar ko'rinishi, raf-hayot tekshirish uchun yetarli ularni ishlatishdan oldin. ulangan bo'lsa, u qutblanish rioya va qurilma aloqalarni butunligini nazorat qilish muhim ahamiyatga ega. Batafsil murakkab kimyoviy manbalari - batareya, yanada jiddiy e'tibor talab etiladi. ularning xizmat maqsadi - hayot maksimal kengaytirish. batareyaning g'amxo'rlik bo'ladi:

• tozalikka ta'minlash;
• ochiq elektron kuchlanish nazorat qilish;
• elektrolitlar darajasini saqlab (faqat distillangan suv to'ldirganlari uchun foydalanish mumkin);
• (- suyuqlik zichligi o'lchash uchun oddiy qurilma Hidrometre orqali) elektrolit konsentratsiyasi nazorat qilish.

elektrokimyoviy hujayralari operatsiya davomida elektr texnika xavfsiz foydalanish bilan bog'liq barcha talablarga rioya qilish kerak.

elektrokimyoviy tizimlari hit tasniflash

tizimi qarab kimyoviy joriy manbalari turlari:

• (Kislota) olib;
• nikel-kadmiy, nikel-temir, nikel-rux;
• marganets-rux, mis-rux, simob, rux, rux-xlorid;
• kumush-rux, kumush va kadmiy;
• Havo-metall;
• nikel-vodorod va kumush-vodorod;
• marganets-magniy;
• litiy va t. d.

Hit Zamonaviy foydalanish

Amaldagi manbalar, kimyoviy Bu ayni paytda ishlatiladi:

• transport vositalari;
• portativ qurilmalar;
• harbiy va kosmik texnologiyasi;
• ilmiy uskunalar;
• Tibbiyot (stimulyatori).

uyda hit tanish misollar:

• batareyalar (quruq hujayralari);
• batareya ixcham Maishiy texnika va elektronika;
• uzluksiz quvvat manbai;
• Avtomobil batareya.

Ayniqsa, keng elektr litiy kimyoviy manbalari qabul qilindi. Bu litiy (Li) eng yuqori energiya zichligi ega ekanligini aslida tufaylidir. Bu salbiy iftixor haqiqatdir potensial boshqa barcha metallar. CSS va ishchi kuchlanishga o'ziga xos energiyasi boshqa barcha qadriyatlar litiy-ion batareyalar (tayyorlangan MTK) oldinga. yo'l-transport - Endi ular asta-sekin yangi sohani o'zlashtirish. litiy batareya takomillashtirish bilan bog'liq kelajakdagi ilmiy ishlanmalar, ultra yupqa dizaynlashtirilgan va katta og'ir-batareyalar yo'nalishda harakat qiladi.