Norint sudaryti galvaninio elemento schemą, būtina suprasti jo veikimo principą, konstrukcines ypatybes.
Vartotojai retai atkreipia dėmesį į baterijas ir baterijas, o šie maitinimo š altiniai yra paklausiausi.
Cheminiai srovės š altiniai
Kas yra galvaninis elementas? Jo grandinė yra pagrįsta elektrolitu. Įrenginyje yra maža talpykla, kurioje yra elektrolitas, adsorbuotas separatoriaus medžiagos. Be to, dviejų galvaninių elementų schemoje daroma prielaida, kad yra katodas ir anodas. Kaip vadinasi toks galvaninis elementas? Schema, jungianti du metalus, rodo redokso reakciją.
Paprasčiausias galvaninis elementas
Tai reiškia, kad yra dvi plokštės arba strypai, pagaminti iš skirtingų metalų, panardinti į stiprų elektrolito tirpalą. Veikiant šiam galvaniniam elementui, ant anodo vyksta oksidacijos procesas, susijęs su elektronų grąžinimu.
Prie katodo – atsigavimas, lydimasneigiamų dalelių priėmimas. Elektronai per išorinę grandinę patenka į oksidatorių iš reduktorius.
Galvaninio elemento pavyzdys
Norint sukurti galvaninių elementų elektronines grandines, būtina žinoti jų standartinio elektrodo potencialo vertę. Išanalizuokime vario-cinko galvaninio elemento variantą, kuris veikia remiantis energija, išsiskiriančia sąveikaujant vario sulfatui su cinku.
Šis galvaninis elementas, kurio schema bus pateikta toliau, vadinamas Jacobi-Daniel elementu. Jį sudaro vario plokštė, panardinta į vario sulfato tirpalą (vario elektrodas), taip pat sudaryta iš cinko plokštės, kuri yra jos sulfato tirpale (cinko elektrodas). Tirpalai liečiasi vienas su kitu, tačiau, kad jie nesimaišytų, elemente naudojama pertvara, pagaminta iš porėtos medžiagos.
Veikimo principas
Kaip veikia galvaninis elementas, kurio grandinė yra Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Jo veikimo metu, kai elektros grandinė yra uždaryta, vyksta metalinio cinko oksidacijos procesas.
Ant jo kontaktinio paviršiaus su druskos tirpalu, stebimas atomų virsmas Zn2+ katijonais. Procesą lydi „laisvųjų“elektronų, judančių išorine grandine, išsiskyrimas.
Reakciją, vykstančią ant cinko elektrodo, galima pavaizduoti taip:
Zn=Zn2+ + 2e-
Atkūrimasmetalo katijonai yra atliekami ant vario elektrodo. Neigiamos dalelės, kurios čia patenka iš cinko elektrodo, susijungia su vario katijonais, nusodindamos jas metalo pavidalu. Šis procesas yra toks:
Cu2+ + 2e-=Cu
Jei pridėsime dvi aukščiau aptartas reakcijas, gausime bendrą lygtį, apibūdinančią cinko-vario galvaninio elemento veikimą.
Cinko elektrodas veikia kaip anodas, varis – kaip katodas. Šiuolaikiniams galvaniniams elementams ir akumuliatoriams reikia naudoti vieną elektrolito tirpalą, o tai išplečia jų taikymo sritį, daro jų darbą patogesnį ir patogesnį.
Galvaninių elementų įvairovė
Dažniausiai naudojami anglies-cinko elementai. Jie naudoja pasyvų anglies srovės kolektorius, kuris liečiasi su anodu, kuris yra mangano oksidas (4). Elektrolitas yra amonio chloridas, naudojamas kaip pasta.
Jis neplinta, todėl pats galvaninis elementas vadinamas sausu. Jo ypatybė yra galimybė „atsigauti“eksploatacijos metu, o tai teigiamai veikia jų veikimo laikotarpį. Tokie galvaniniai elementai turi mažą kainą, bet mažą galią. Kai temperatūra nukrenta, jie mažina savo efektyvumą, o kai kyla, elektrolitas palaipsniui išdžiūsta.
Šarminiai elementai apima šarminio tirpalo naudojimą, todėl jų yra gana daugprogramos.
Ličio elementuose aktyvus metalas veikia kaip anodas, o tai teigiamai veikia tarnavimo laiką. Ličio elektrodo potencialas yra neigiamas, todėl mažų matmenų tokie elementai turi maksimalią vardinę įtampą. Tarp tokių sistemų trūkumų yra didelė kaina. Ličio maitinimo š altinių atidarymas yra sprogus.
Išvada
Bet kurio galvaninio elemento veikimo principas pagrįstas redokso procesais, vykstančiais katode ir anode. Priklausomai nuo naudojamo metalo, pasirinkto elektrolito tirpalo, keičiasi elemento tarnavimo laikas, taip pat vardinės įtampos vertė. Šiuo metu paklausūs ličio, kadmio galvaniniai elementai, kurių tarnavimo laikas gana ilgas.
