Nguồn điện từ hóa chất. Các loại nguồn hiện tại hóa chất và thiết bị

Nguồn điện từ , hóa chất (viết tắt là HIT) - thích ứng, trong đó năng lượng của một phản ứng oxi hóa khử được chuyển thành năng lượng điện. tên khác của họ - một điện thoại di động, di động mạ , một tế bào điện hóa. Nguyên tắc hoạt động của họ như sau: sự tương tác của hai chất phản ứng gây ra một phản ứng hóa học với một phân bổ công suất dòng điện không đổi. Trong quá trình khác nguồn phát điện hiện nay xảy ra chương trình nhiều tầng. Đầu tiên phát hành năng lượng nhiệt, sau đó nó được chuyển thành cơ khí và chỉ sau đó thành năng lượng điện. Advantage HIT - quá trình một giai đoạn, ví dụ: điện được lấy trực tiếp, bỏ qua các bước cung cấp nhiệt và năng lượng cơ học.

câu chuyện

Làm thế nào mà nguồn hiện đầu tiên? nguồn hoá chất được gọi là pin tự phát sau khi các nhà khoa học Ý thế kỷ XVIII - Luigi Galvani. Ông là một bác sĩ, nhà giải phẫu học, sinh lý học và nhà vật lý. Một trong những lĩnh vực nghiên cứu của ông là nghiên cứu phản ứng của động vật để ảnh hưởng bên ngoài khác nhau. Phương pháp hóa học của sản xuất điện đã được mở Galvani vô tình, trong một trong những thí nghiệm của ông về con ếch. Nó được kết nối với một tiếng ầm ĩ trong chân ếch hai tấm kim loại. Khi điều này xảy ra sự co cơ bắp. giải thích riêng của hiện tượng này của Galvani đã sai. Nhưng kết quả của thí nghiệm và quan sát của ông đã giúp người đồng hương của ông Alessandro Volta trong các nghiên cứu tiếp theo.

Volta trình bày trong tác phẩm của ông lý thuyết về sự xuất hiện của dòng điện thông qua một phản ứng hóa học giữa hai kim loại tiếp xúc với các mô cơ bắp của con ếch. Các hóa nguồn dòng đầu tiên trông giống như một container với nước muối, với tấm đắm mình trong đó kẽm và đồng.

Trong công nghiệp quy mô CCS bắt đầu được sản xuất trong nửa cuối thế kỷ XIX, nhờ người Pháp Leklanshe người đã phát minh ra tế bào mangan-kẽm chính với chất điện phân muối, mang tên ông. Sau một vài năm, điều này đã được cải thiện tế bào điện hóa để các nhà khoa học khác và chỉ là nguồn hoá chất cơ bản của điện trước năm 1940.

Thiết kế và hoạt động HIT

hóa thiết bị nguồn hiện nay bao gồm hai điện cực (dây dẫn của các loại đầu tiên) và chất điện can thiệp (chỉ huy của loại thứ hai, hoặc dẫn ion). Trên biên giới của tiềm năng điện tử phát sinh giữa chúng. Các điện cực mà trên đó các chất khử oxy hóa được gọi là anode, và một trong những mà tại đó sự hồi phục oxy hóa - cathode. Cùng với các chất điện phân, họ tạo thành một hệ thống điện hóa.

Một sản phẩm phụ của phản ứng oxi hóa khử giữa các điện cực là sự xuất hiện của một dòng điện. Trong phản ứng này, các chất khử bị oxy hóa và oxy hóa cung cấp cho các electron chấp nhận họ và do này được phục hồi. Sự hiện diện của chất điện giữa cathode và anode là một phản ứng điều kiện tiên quyết. Nếu chỉ đơn thuần là đan xen vào nhau bột của hai kim loại khác nhau, không có phóng điện không xảy ra, tất cả năng lượng sẽ được phát hành dưới dạng nhiệt. Chất điện là cần thiết để đơn giản hóa quá trình chuyển điện tử. Thông thường hoạt động dung dịch muối hoặc nóng chảy của chất lượng của nó.

Các điện trông giống như tấm kim loại hoặc lưới. Tại ngâm mình trong chất điện phân phát sinh một hiệu điện giữa chúng - mở điện áp mạch. Các anode có xu hướng tác động của các electron và một cathode - để làm con nuôi của họ. Trên bề mặt của họ phản ứng hóa học bắt đầu. Họ dừng lại việc khai trương chuỗi, cũng như khi một trong các chất phản ứng tiêu thụ. Breaking diễn ra bằng cách loại bỏ một trong các điện cực hoặc chất điện phân.

hệ thống thành phần điện hóa

Nguồn điện từ oxy hóa hóa học được sử dụng như muối axit oxy, oxy, halogenua, oxit kim loại cao hơn hợp chất nitroorganic và t. D. đại lý trong đó là kim loại và oxit thấp hơn của họ, hydro, và các hợp chất hydrocarbon Giảm. Như điện sử dụng:

1. dung dịch nước của axit, kiềm, muối và vân vân. D.
2. giải pháp Nonaqueous với độ dẫn ion thu được bằng cách hòa tan muối trong dung môi hữu cơ hoặc vô cơ.
3. muối tan.
4. hợp chất rắn với lưới ion, trong đó một trong các ion di chuyển.
5. chất điện Matrix. Đây giải pháp lỏng hoặc tan được đặt tại các lỗ chân lông của một cơ thể không dẫn điện rắn - elektronositelya.
6. chất điện trao đổi ion. kết nối vững chắc này với các nhóm ion cố định của dấu hiệu tương tự. một dấu hiệu khác của Giô-na trong khi di động. Thuộc tính này làm cho tính dẫn điện của các đơn cực điện giải.

pin galvanic

nguồn hiện tại hóa học bao gồm các tế bào điện hóa - tế bào. Căng thẳng tại một trong những tế bào nhỏ - từ 0,5 đến 4V. Tùy thuộc vào nhu cầu, HIT sử dụng pin galvanic, bao gồm một số yếu tố kết nối nối tiếp. Nó đôi khi được sử dụng song song hoặc liên quan tới hàng loạt song song của một số yếu tố. Trong một mạch loạt luôn chỉ bao gồm các tế bào tiểu học cùng hoặc pin. Họ cần phải có các thông số tương tự là: hệ thống điện, thiết kế, quá trình biến và kích cỡ. Đối với kết nối song song có thể sử dụng các yếu tố của các kích cỡ khác nhau.

HIT phân loại

nguồn hóa chất khác nhau về:

• kích thước;
• xây dựng;
• thuốc thử;
• phản ứng energoobrazuyuschey Nature.

Những thông số này xác định hiệu suất của CCS thích hợp cho một ứng dụng cụ thể.

Phân loại các tế bào điện hóa dựa trên sự khác biệt về nguyên tắc hoạt động. Tùy thuộc vào những đặc điểm này, phân biệt:

1. nguồn hoá chất cơ bản - các mặt hàng dùng một lần. Họ có một thuốc thử chứng khoán nhất định, được tiêu thụ trong phản ứng. Sau khi tế bào xả đầy đủ như mất hiệu quả. Trong một HIT chính được gọi là pin tự phát. Trung thành sẽ đơn giản gọi cho họ - nguyên tố này. Ví dụ đơn giản nhất của một nguồn năng lượng sơ cấp - "Pin" AA.
2. Sạc nguồn hóa học hiện nay - pin (còn gọi là thứ yếu, đảo ngược HIT) là những yếu tố tái sử dụng. Bằng cách vượt qua một dòng điện từ mạch bên ngoài theo hướng ngược lại thông qua pin sau khi đầy đủ xả dành Hoá được tái sinh một lần nữa tích lũy năng lượng hóa học (bị tính phí). Do khả năng sạc từ một thiết bị nguồn hiện liên tục bên ngoài được sử dụng trong một thời gian dài, liên tục để nạp tiền. Quá trình tạo ra năng lượng điện được gọi là xả ắc. Chúng bao gồm pin HIT của nhiều thiết bị điện tử (máy tính xách tay, điện thoại di động và vân vân. N.).
3. nguồn hóa nhiệt - thiết bị hoạt động liên tục. Trong hoạt động của họ có một dòng chảy liên tục của các lô mới của thuốc thử và loại bỏ các sản phẩm phản ứng.
4. Các kết hợp (polutoplivnyh) tế bào điện hóa có một cổ phiếu của một trong các chất phản ứng. Các thiết bị thứ hai là cung cấp cho bên ngoài. Tuổi thọ của thiết bị phụ thuộc vào việc cung cấp các chất phản ứng đầu tiên. nguồn hoá chất kết hợp của dòng điện được sử dụng như pin, nếu có khả năng khôi phục mà mình phụ trách bằng cách thông qua hiện từ một nguồn bên ngoài.
5. HIT tái tạo sạc một cách máy móc hay hóa học. Đối với họ, nó có thể thay thế sau một lần sạc đầy đủ dành thuốc thử trên các phần mới. Nghĩa là, họ không thiết bị liên tục là tốt, như pin theo định kỳ sạc.

đặc HIT

Các đặc tính chủ yếu của các nguồn năng lượng hóa học bao gồm:

1. điện áp hở mạch (OCV hoặc một điện áp xả). Tỷ lệ này chủ yếu phụ thuộc vào hệ thống điện hóa (sự kết hợp của một chất khử, các tác nhân oxy hóa và các chất điện giải). Cũng OCV ảnh hưởng đến sự tập trung điện giải, mức độ xả, nhiệt độ và những người khác. OCV phụ thuộc vào giá trị của dòng điện chảy qua các HIT.
2. Quyền lực.
3. Việc xả hiện tại - tùy thuộc vào sức đề kháng mạch bên ngoài.
4. Nâng cao năng lực - số tiền tối đa sản lượng điện cung cấp cho HIT khi nó hoàn toàn được thải ra.
5. Nội dung năng lượng - năng lượng tối đa nhận được trong thiết bị xả đầy đủ.
6. đặc điểm năng lượng. Đối với pin, nó chủ yếu được đảm bảo số lần sạc xả mà không làm giảm điện áp hoặc phụ trách công suất (tài nguyên).
7. hiệu suất phạm vi nhiệt độ.
8. thời gian lưu trữ - số tiền tối đa thời gian giữa sản xuất và thiết bị xả đầu tiên.
9. tuổi thọ - tổng lưu trữ tối đa và tuổi thọ công trình. Đối với nhiên liệu tế bào là giai đoạn quan trọng của dịch vụ với hoạt động liên tục và không liên tục.
10. Tổng năng lượng cung cấp cho toàn bộ tuổi thọ.
11. Độ bền cơ học đối với rung, sốc với, và vân vân N..
12. Khả năng làm việc ở vị trí nào.
13. Độ tin cậy.
14. Dễ dàng bảo trì.

Yêu cầu đối với HIT

Thiết kế của các tế bào điện hóa nên cung cấp một môi trường thuận lợi cho các phản ứng hiệu quả nhất. Những điều kiện này bao gồm:

• ngăn chặn rò rỉ hiện hành;
• việc thống nhất;
• độ bền cơ học (bao gồm cả niêm phong);
• tách các chất phản ứng;
• tiếp xúc tốt giữa các điện cực và điện giải;
• xả hiện tại từ vùng phản ứng đối với một đầu ra bên ngoài với tổn thất tối thiểu.

Nguồn điện từ hóa phải đáp ứng các yêu cầu chung sau đây:

• các giá trị cao nhất của các thông số cụ thể;
• Phạm vi nhiệt độ tối đa khả năng hoạt động;
• sự căng thẳng lớn nhất;
• chi phí tối thiểu của một đơn vị năng lượng;
• điện áp ổn định;
• phí bảo quản;
• an ninh;
• dễ dàng bảo trì, và lý tưởng không cần phải cho nó;
• tuổi thọ cao.

HIT hoạt động

Ưu điểm chính của tế bào sơ cấp - không cần bất kỳ bảo dưỡng. Trước khi bạn bắt đầu sử dụng chúng đủ để kiểm tra sự xuất hiện, thời hạn sử dụng. Khi kết nối điều quan trọng là để quan sát sự phân cực và kiểm tra tính toàn vẹn của các điểm tiếp xúc thiết bị. Các nguồn hóa học phức tạp - pin, đang đòi hỏi một sự chăm sóc nghiêm trọng hơn. Mục đích của dịch vụ của họ - phần mở rộng tối đa của cuộc sống. Chăm sóc pin là:

• duy trì sạch sẽ;
• giám sát việc mở điện áp mạch;
• duy trì mức điện giải (đối với bơm chỉ nước cất có thể được sử dụng);
• Kiểm soát nồng độ chất điện phân (thông qua tỷ trọng kế - thiết bị đơn giản để đo mật độ chất lỏng).

Trong hoạt động của các tế bào điện hóa cần phải tuân thủ tất cả các yêu cầu liên quan đến việc sử dụng an toàn các thiết bị điện.

Phân loại HIT của hệ thống điện

Các loại nguồn hiện tại hóa chất, phụ thuộc vào hệ thống:

• dẫn (axit);
• nickel-cadmium, niken-sắt, niken-kẽm;
• mangan-kẽm, đồng-kẽm, thủy ngân, kẽm, kẽm clorua;
• bạc-kẽm, bạc và cadmium;
• máy kim loại;
• nickel-hydrogen và bạc-hydro;
• mangan-magiê;
• lithium và t. d.

sử dụng hiện đại của HIT

Nguồn điện từ hóa Nó hiện đang được sử dụng trong:

• xe;
• thiết bị cầm tay;
• quân sự và không gian công nghệ;
• thiết bị khoa học;
• Y học (máy tạo nhịp).

ví dụ quen thuộc của HIT trong nhà:

• pin (pin khô);
• pin đồ gia dụng di động và điện tử;
• cung cấp điện liên tục;
• pin xe.

Đặc biệt áp dụng rộng rãi các nguồn hoá chất lithium điện. Điều này là do thực tế là lithium (Li) có mật độ năng lượng cao nhất. Thực tế là nó tự hào có những tiêu cực tiềm năng điện cực của tất cả các kim loại khác. pin lithium-ion (LIA) trước tất cả các giá trị khác của CCS và năng lượng cụ thể của các điện áp làm việc. Bây giờ họ từng bước làm chủ một quả cầu mới - vận tải đường bộ. Trong những diễn biến khoa học trong tương lai liên quan đến việc cải thiện pin lithium, sẽ di chuyển theo hướng thiết kế siêu mỏng và pin nặng lớn.