Sorsi attwali, kimika. Tipi ta 'sorsi attwali kimiċi u apparat

Sorsi attwali , kimiċi (HIT imqassar) - adattament, fejn l-enerġija ta 'reazzjoni redox huwa konvertit fil-enerġija elettrika. ismijiet oħra tagħhom - l elettrokimiku taċ-ċelluli, ċelluli galvanika , ta 'ċelluli elettrokimiku. prinċipju ta 'tħaddim tagħhom hija din li ġejja: l-interazzjoni taż-żewġ reaġenti tikkawża reazzjoni kimika b'allokazzjoni elettrika kostanti enerġija attwali. Fil kurrenti oħra elettriku li jiġġeneraw proċess sors iseħħ iskema b'ħafna stadji. Rilaxxata l-ewwel enerġija termali, allura huwa trasformat mekkaniku u biss mbagħad fil-enerġija elettrika. Vantaġġ HIT - proċess wieħed stadji, jiġifieri l-elettriku jinkiseb direttament, jinjora l-passi li jipprovdu termali u enerġiji mekkaniċi.

istorja

Kif għamlet l-ewwel sors attwali? sorsi kimiċi kienu jissejħu ċelluli galvanika wara l-xjenzat Taljan tas-seklu tmintax - Luigi Galvani. Huwa kien tabib, anatomist, physiologist u fiżiċista. Wieħed mill-oqsma ta 'riċerka tiegħu kien li jistudja r-reazzjonijiet tal-annimali għal diversi influwenzi esterni. Il-metodu kimiku prodott l-elettriku tkun ġiet miftuħa Galvani aċċidentalment, matul wieħed mill-esperimenti tiegħu fuq żrinġijiet. Huwa konness ma 'nerv prima fir-riġlejn Żrinġ żewġ pjanċi tal-metall. Meta dan ġara kontrazzjoni muskolari. Spjegazzjoni stess ta 'dan il-fenomenu ta' Galvani kienet żbaljata. Iżda r-riżultati ta 'esperimenti u osservazzjonijiet tiegħu għenu kompatrijott tiegħu Alessandro Volta fi studji sussegwenti.

Volta spjegati fil-ħidma tiegħu l-teorija ta 'okkorrenza ta' kurrent elettriku permezz ta 'reazzjoni kimika bejn żewġ metalli f'kuntatt mat-tessut muskolari tas-Żrinġ. L-ewwel sors kurrenti kimika dehru qishom kontenitur bil-salmura, bi pjanċi mgħaddsa fih ta 'żingu u ram.

Fil-fuq skala industrijali tas-CCS beda jiġi prodott fit-tieni nofs tas-seklu dsatax, grazzi għall-Leklanshe Franċiż li vvinta l-ċelluli manganiż żingu primarji elettroliti melħ, msemmi għal warajh. Wara ftit snin, dan ġie mtejjeb phone elettrokimiku li xjentisti oħrajn u huwa l-uniku sorsi kimiċi primarji ta 'l-elettriku qabel 1940.

Disinn u l-operat HIT

kimika apparat tas-sors korrenti jinkludi żewġ elettrodi (kondutturi ta 'l-ewwel tip) u l-elettroliti li tintervjeni (konduttur tat-tieni tip, jew konduttur jone). Fuq il-fruntiera tal-potenzjal elettroniku tqum bejniethom. L-elettrodu li fuqha l-aġent li jnaqqas huwa ossidizzat imsejjaħ il-anodu, u l-wieħed li fih l-irkupru ossidant - katodiċi. Flimkien mal-elettroliti, huma jikkostitwixxu sistema elettrokimiku.

A byproduct tar-reazzjoni redox bejn l-elettrodi huwa l-okkorrenza ta 'kurrent elettriku. Matul din ir-reazzjoni, l-aġent tnaqqas huwa ossidizzat u ossidant tagħti l-elettroni li taċċetta minnhom u minħabba dan huwa restawrata. Il-preżenza ta 'l-elettroliti bejn il katodu u l-anodu hija reazzjoni prerekwiżit. Jekk biss ħallat flimkien trabijiet ta 'żewġ metalli differenti, l-ebda rilaxx elettriku ma jseħħu, l-enerġija kollha se jiġu rilaxxati bħala sħana. L-elettrolit huwa meħtieġ biex jissimplifikaw il-proċess ta 'trasferiment elettron. Ħafna spiss jaġixxi soluzzjoni tal-melħ jew jdub tal-kwalità tagħha.

L-elettrodi look like pjanċa tal-metall jew grilja. Fil immersjoni tagħhom fil elettroliti tinqala 'xi differenza potenzjali elettriku bejniethom - il-vultaġġ ċirkwit miftuħ. L-anodu għandu tendenza li impatt ta 'elettroni u katodu - l-adozzjoni tagħhom. Fuq il-wiċċ tagħhom reazzjoni kimika jibda. Huma mwaqqfa mill-ftuħ tal-katina, kif ukoll meta wieħed mill-reactants kkunsmati. Tkissir isir bit-tneħħija ta 'wieħed mill-elettrodi jew elettroliti.

Sistemi elettrokimiku Kompożizzjoni

Sorsi attwali ossidanti kimiċi huma użati bħala melħ aċidu ossiġnu, ossiġnu, alidi, ossidi tal-metall ogħla kompost nitroorganic ut. D. aġenti fih huma metalli u ossidi iktar baxxi tagħhom, idroġenu, u idrokarboni Tnaqqis. Kif elettroliti użat:

1. soluzzjonijiet milwiema ta 'aċidi, alkali, melħ u l-bqija. D.
2. soluzzjonijiet Nonaqueous b'konduttività jone miksuba billi tħoll l-melħ f'solventi organiċi jew inorganiċi.
3. melħ idub.
4. Komposti solidi kannizzata joniċi, li fih wieħed mill-joni mobbli.
5. elettroliti matriċi. Dan is-soluzzjonijiet likwidi jew idub jinsabu fil-pori ta 'korp mhux konduttiv solidu - elektronositelya.
6. elettroliti Ion-kambju. Din il-konnessjoni solidu mal-gruppi fissi joniċi ta 'l-istess sinjal. sinjal ieħor ta 'Ġona waqt mobbli. Din il-proprjetà jagħmel il-konduttività tal-unipolari elettroliti.

batterija galvaniku

Sorsi attwali kimiċi jikkonsistu f'ċelloli elettrokimiku - ċelloli. Tensjoni f'waħda minn dawn iċ-ċelluli huwa żgħir - minn 0.5 sa 4V. Jiddependi fuq il-bżonnijiet, HIT użu batterija galvanika, li jikkonsistu f'diversi elementi konnessi serjalment. Huwa xi kultant hija wżata b'mod parallel jew in konnessjoni serje parallela ta 'diversi elementi. Fi ċirkwit serje dejjem jinkludu biss l-istess ċelluli primarji jew batteriji. Huma għandu jkollhom l-istess parametri huma: sistema elettrokimiku, disinn, varjazzjoni proċess u daqs. Għall-konnessjoni parallela possibbli li jintuża elementi ta 'daqsijiet differenti.

HIT klassifikazzjoni

sorsi kimiċi differenti:

• daqs;
• kostruzzjoni;
• reaġenti;
• reazzjoni energoobrazuyuschey Natura.

Dawn il-parametri jiddefinixxu l-prestazzjoni tal--CCS adattati għal applikazzjoni partikolari.

Klassifikazzjoni ta 'ċelluli elettrokimiċi bbażati fuq differenzi fil-prinċipju ta' operazzjoni. Jiddependi fuq dawn il-karatteristiċi, jiddistingwu:

1. Sorsi kimiċi primarji - oġġetti li jintremew. Huma għandhom ċerti reaġenti istokk, li hija kkunsmati fil-reazzjoni. Wara tali ċellula kwittanza sħiħa jitlef effiċjenza. Fil HIT primarju ieħor jissejjaħ ċelluli galvaniku. Fidili sempliċiment se jsejħulhom - l-element. L-eżempju sempliċi ta 'sors ta' enerġija primarja - "batterija" AA.
2. Sorsi Rechargeable kimiċi kurrenti - batteriji (imsejħa wkoll sekondarja, HIT riversibbli) huma elementi li jistgħu jerġgħu jintużaw. Billi tgħaddi kurrent mill-ċirkwit estern fid-direzzjoni b'lura permezz tal-batterija wara Reaġenti sħiħa kwittanza jintefqu jerġgħu jiġu ġġenerati mill-ġdid jakkumula enerġija kimika (ċċarġjata). Minħabba l-possibbiltà li titlob minn mezz kostanti estern tas-sors korrenti huwa użat għal żmien twil, intermittenti recharge. Il-proċess ta 'ġenerazzjoni ta' enerġija elettrika huwa msejjaħ il-kwittanza akkumulatur. Dawn jinkludu batteriji HIT ta 'mezzi ħafna elettroniċi (laptops, telefowns ċellulari u l-bqija. N.).
3. Sorsi kimiċi termali - mezzi ta 'azzjoni kontinwa. Waqt operat tagħhom ikun hemm fluss kontinwu ta 'lottijiet ġodda ta' reaġenti u t-tneħħija ta 'prodotti ta' reazzjoni.
4. Il (polutoplivnyh) ċelluli elettrokimiċi flimkien ikollhom stokk ta 'wieħed mill-reactants. It-tieni apparat huwa fornut għal barra. Il-ħajja tal-mezz tiddependi fuq il-provvista ta 'l-ewwel sustanza reattiva. Sorsi kimiċi magħquda ta 'kurrent elettriku huma użati bħala batteriji, jekk ikun hemm il-possibbiltà ta' restawr ħlas tagħhom billi kurrent jgħaddi minn sors estern.
5. HIT rinnovabbli rikarigat mekkanikament jew kimikament. Għalihom, huwa possibbli li tissostitwixxi wara ħlas sħiħ jintefqu reaġenti fuq porzjonijiet ġodda. Dan huwa, huma mhumiex mezzi kontinwi kif ukoll, bħall-batteriji perjodikament rikarigat.

karatteristiċi HIT

Il-karatteristiċi prinċipali ta 'sorsi ta' enerġija kimika jinkludu:

1. vultaġġ miftuħ ċirkwit (Ocv jew vultaġġ ħatt). Din ir-rata primarjament tiddependi fuq is-sistema elettrokimiku (kombinazzjoni ta 'aġent li jnaqqas, l-aġent ossidanti u l-elettroliti). Wkoll Ocv jaffettwa l-konċentrazzjoni elettroliti, grad ta 'kwittanza, temperatura u oħrajn. Ocv jiddependi fuq il-valur tal-kurrent jiċċirkola tul l-HIT.
2. Power.
3. Ir-rilaxx attwali - jiddependi fuq ir-reżistenza ċirkwit estern.
4. Kapaċità - l-ammont massimu ta 'elettriku li jagħti HIT meta huwa totalment skarikati.
5. Il-kontenut tal-enerġija - l-enerġija massima li fil-mezz kwittanza sħiħa.
6. Karatteristiċi enerġija. Għal batteriji, huwa primarjament garantit numru ta 'ċikli ħlas' kwittanza mingħajr ma tbaxxi l-vultaġġ jew ħlas kapaċità (riżorsi).
7. prestazzjoni firxa ta 'temperatura.
8. ħin tal-ħażna - l-ammont massimu ta 'żmien bejn il-manifattura u l-apparat ewwel kwittanza.
9. Servizz ħajja - il-ħażna massima totali u l-ħajja tax-xogħol. Għal fjuwil iċ-ċelluli huma perjodi importanti ta 'servizz ma' operazzjoni kontinwa u intermittenti.
10. L-enerġija totali mogħtija għall-ħajja tas-servizz kollu.
11. saħħa mekkanika fir-rigward vibrazzjoni, xokk, eċċ. N.
12. Abilità li jaħdmu fi kwalunkwe pożizzjoni.
13. Affidabilità.
14. manutenzjoni faċli.

Rekwiżiti għall HIT

Id-disinn ta 'ċelluli elettrokimiċi għandha tipprovdi ambjent li jwassal għall-reazzjoni l-aktar effiċjenti. Dawn il-kondizzjonijiet jinkludu:

• prevenzjoni tar-rilaxx attwali;
• xogħol uniformi;
• saħħa mekkanika (inklużi siġillar);
• separazzjoni tal-reactants;
• kuntatt tajjeb bejn l-elettrodi u elettrolit;
• kwittanza attwali miż-żona reazzjoni għal produzzjoni esterna ma 'telf minimu.

Sorsi attwali, kimiċi għandhom jissodisfaw ir-rekwiżiti ġenerali li ġejjin:

• l-ogħla valuri ta 'parametri speċifiċi;
• medda massima temperatura ta 'operabilità;
• -akbar istress;
• l-ispiża minima ta 'unità ta' enerġija;
• vultaġġ istabbiltà;
• ħlas preservazzjoni;
• -sigurtà;
• faċilità ta 'manutenzjoni, u idealment ebda ħtieġa għal dan;
• ħajja twila.

HIT operazzjoni

Il-vantaġġ prinċipali ta 'ċelluli primarji - l-ebda ħtieġa għal kwalunkwe manutenzjoni. Qabel ma tibda jużawhom biżżejjed biex jiċċekkja l-apparenza, perjodu ta 'konservabilità. Meta mqabbda huwa importanti li josservaw il-polarità u jivverifika l-integrità tal-kuntatti mezz. aktar sorsi kimiċi kumplessi - batteriji, huma esiġenti kura aktar serja. L-iskop tas-servizz tagħhom - l-estensjoni massima tal-ħajja. Nieħdu ħsieb l-batterija tkun:

• manutenzjoni ta 'ndafa;
• monitoraġġ tal-vultaġġ ta 'ċirkwit miftuħ;
• jinżamm il-livell elettroliti (għall riforniment biss ilma distillat jistgħu jintużaw);
• Kontroll tal-konċentrazzjoni elettroliti (permezz idrometru - mezz sempliċi li jkejjel id-densità fluwidu).

Waqt operat ta 'ċelluli elettrokimiku jkollhom jikkonformaw mar-rekwiżiti kollha relatati mal-użu sikur ta' apparat elettriku.

Klassifikazzjoni HIT ta 'sistemi elettrokimiku

Tipi ta 'sorsi attwali kimiċi, jiddependi fuq is-sistema:

• ċomb (aċidu);
• nikil-kadmju, nikil-ħadid, nikil-żingu;
• manganiż-żingu, ram-żingu, merkurju, żingu, żingu klorur;
• fidda-żingu, fidda u kadmju;
• -Metall arja;
• nikil-idroġenu u fidda-idroġenu;
• manganiż-manjesju;
• litju u t. d.

użu moderni ta 'HIT

Sorsi attwali, kimiċi Bħalissa huwa użat fi:

• vetturi;
• tagħmir portabbli;
• teknoloġija militari u l-ispazju;
• apparat xjentifiku;
• Mediċina (pacemakers).

eżempji familjari tal HIT fid-dar:

• batteriji (ċelloli niexfa);
• batteriji apparat domestiku portabbli u elettronika;
• provvista ta 'enerġija mingħajr interruzzjoni;
• batteriji tal-karozzi.

Speċjalment mifruxa ampjament sorsi kimiċi litju tal-elettriku. Dan huwa dovut għall-fatt li l litju (Li) għandha l-ogħla densità ta 'enerġija. Il-fatt li tiftaħar-negattiv potenzjali elettrodu ta 'kull metalli oħra. batteriji jone tal-litju (LIA) qabel ta 'kull valuri oħra tas-CCS u l-enerġija speċifiku tal-vultaġġ tax-xogħol. Issa dawn gradwalment kaptan sfera ġdida - trasport bit-triq. Fl-iżviluppi xjentifiċi futuri relatati mat-titjib tal-batteriji tal-litju, se timxi fid-direzzjoni ta 'disinji ultrathin u batteriji kbar heavy-duty.