Galvaninis elementas- yra cheminis srovės šaltinis, kuriame energija, išsiskirianti, kai ant elektrodų vyksta redokso reakcija, tiesiogiai paverčiama elektros energija .
Ryžiai. 9.2. Daniel-Jacobi galvaninio elemento diagrama
Štai aš – stiklinė, kurioje yra ZnSO 4 tirpalas vandenyje, į kurią panardinta cinko plokštelė; II - stiklinė, kurioje yra CuSO 4 tirpalas vandenyje, su panardinta varine plokštele; III - druskos tiltelis (elektrolitinis raktas), užtikrinantis katijonų ir anijonų judėjimą tarp tirpalų; IV - voltmetras (reikalingas EML matuoti, bet neįtrauktas į galvaninį elementą).
Standartinis cinko elektrodo elektrodo potencialas 
. Vario elektrodo standartinis elektrodo potencialas 
. Nes 
, tada cinko atomai bus oksiduoti:
Vadinamas elektrodas, kuriame vyksta redukcijos reakcija arba kuris priima katijonus iš elektrolito katodas.
Per elektrolitinį jungiklį vyksta jonų judėjimas tirpale: SO 4 2- anijonai į anodą, Zn 2+ katijonai į katodą. Jonų judėjimas tirpale uždaro galvaninio elemento elektros grandinę.
Reakcijos (a) ir (b) vadinamos elektrodinėmis reakcijomis.
Sudėjus elektroduose vykstančių procesų lygtis, gauname bendrą galvaniniame elemente vykstančios redokso reakcijos lygtį:
Apskritai visa redokso reakcijos, vykstančios savavališkame galvaniniame elemente, lygtis gali būti pavaizduota taip:
Daniel-Jacobi galvaninių elementų grandinė atrodo taip:
Zn | ZnSO 4 || CuSO 4 | Cu
Vadinamas didžiausias potencialų skirtumas tarp elektrodų, kurį galima gauti naudojant galvaninį elementą elektrovaros jėga(emf) elementas E. Jis apskaičiuojamas pagal formulę;
Kur n- elektronų skaičius elementariame redokso įvykyje, F- Faradėjaus numeris.
Srovės formavimosi reakcijos izobarinio-izoterminio potencialo kitimo dydis standartinėmis sąlygomis? G 0 yra susijęs su šios reakcijos pusiausvyros konstanta KAM lygus santykiui
| (9.6) |
Galvaniniai elementai yra pirminiai (vienkartiniai) cheminės srovės šaltiniai (CHS). Antriniai (daugkartiniai) HIT yra baterijos. Akumuliatorių iškrovimo ir įkrovimo metu vykstantys procesai yra abipusiai.
Galvaniniai elementai, kurių elektrodai pagaminti iš to paties metalo ir panardinti į skirtingos koncentracijos jų druskų tirpalus, vadinami koncentracija. Anodo funkciją tokiuose elementuose atlieka metalas, panardintas į mažesnės koncentracijos druskos tirpalą, pavyzdžiui:
1 pavyzdys. Pagal reakciją nubraižykite galvaninio elemento schemą: Mg + ZnSO 4 = MgSO 4 + Zn. Kas yra katodas ir anodas šioje ląstelėje? Parašykite procesų, vykstančių šiuose elektroduose, lygtis. Apskaičiuokite elemento EML standartinėmis sąlygomis. Apskaičiuokite srovės generavimo reakcijos pusiausvyros konstantą.
Galvaninis elementas yra elektros energijos šaltinis, jo veikimo principas pagrįstas cheminėmis reakcijomis. Dauguma šiuolaikinių baterijų ir akumuliatorių patenka į apibrėžimą ir patenka į šią kategoriją. Fiziškai galvaninis elementas susideda iš laidžių elektrodų, panardintų į vieną ar du skysčius (elektrolitus).
Bendra informacija
Galvaniniai elementai skirstomi į pirminius ir antrinius pagal jų gebėjimą gaminti elektros srovę. Abi rūšys laikomos šaltiniais ir tarnauja skirtingiems tikslams. Pirmieji generuoja srovę cheminės reakcijos metu, antrieji veikia tik po įkrovimo. Žemiau aptarsime abi veisles. Pagal skysčių kiekį išskiriamos dvi galvaninių elementų grupės:
Energijos šaltinių nenuoseklumą su vienu skysčiu pastebėjo Ohmas, atskleisdamas Wollastono galvaninio elemento netinkamumą eksperimentams tirti elektros energiją. Proceso dinamika tokia, kad pradiniu laiko momentu srovė yra didelė ir iš pradžių didėja, po to per kelias valandas nukrenta iki vidutinės vertės. Šiuolaikinės baterijos yra kaprizingos.
Cheminės elektros atradimo istorija
Mažai žinomas faktas, kad 1752 m. galvaninę elektrą paminėjo Johanas Georgas. Berlyno mokslų akademijos išleistame leidinyje A Study of the Origin of Pleasant and Unpleasant Sensations (Malonių ir nemalonių pojūčių kilmės tyrimas) netgi buvo pateikta visiškai teisinga reiškinio interpretacija. Eksperimentas: viename gale buvo sujungtos sidabrinės ir švino plokštės, o iš skirtingų pusių ant liežuvio užteptos priešingos. Ant receptorių pastebimas geležies sulfato skonis. Skaitytojai jau spėjo, kad aprašytas baterijų tikrinimo būdas dažnai buvo naudojamas SSRS.
Reiškinio paaiškinimas: matyt, yra metalo dalelių, kurios dirgina liežuvio receptorius. Iš vienos plokštelės kontakto metu išskiriamos dalelės. Be to, vienas metalas ištirpsta. Tiesą sakant, galvaninio elemento veikimo principas yra akivaizdus, kai cinko plokštė palaipsniui išnyksta, išskirdama cheminių ryšių energiją elektros srovei. Paaiškinimas pateiktas likus pusei amžiaus iki oficialaus Alessandro Voltos pranešimo Karališkajai Londono draugijai apie pirmojo energijos šaltinio atradimą. Tačiau, kaip dažnai nutinka su atradimais, pavyzdžiui, elektromagnetine sąveika, bendra mokslo bendruomenė nepastebėjo šios patirties ir nebuvo tinkamai ištirta.
Pridurkime, kad taip nutiko dėl neseniai panaikinto baudžiamojo persekiojimo už raganavimą: mažai kas ryžosi po liūdnos „raganų“ patirties tirti nesuprantamus reiškinius. Kitokia situacija buvo su Luigi Galvani, kuris Bolonijos anatomijos katedroje dirbo nuo 1775 m. Jo specializacijos buvo laikomos nervų sistemos dirgikliais, tačiau šviesulys paliko reikšmingą pėdsaką ne fiziologijos srityje. Beccaria mokinys aktyviai įsitraukė į elektros energiją. 1780 m. antroje pusėje, kaip matyti iš mokslininko atsiminimų (1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, 7 tomas, p. 363), varlė buvo dar kartą išpjaustyta (eksperimentai tęsėsi daug metų).
Pastebėtina, kad asistentas pastebėjo neįprastą reiškinį, lygiai taip pat, kaip kompaso adatos nukreipimą elektros srovę tekančia viela: atradimą padarė tik su moksliniais tyrimais netiesiogiai susiję žmonės. Stebėjimas buvo susijęs su varlės apatinių galūnių trūkčiojimu. Eksperimento metu asistentas palietė skrodžiamo gyvūno vidinį šlaunikaulio nervą, kojos trūkčiojo. Netoliese ant stalo stovėjo elektrostatinis generatorius, o prietaise blykstelėjo kibirkštis. Luigi Galvani iš karto ėmėsi eksperimento kartojimo. Kas pavyko? Ir vėl mašina užsidegė.
Susidarė lygiagretus ryšys su elektra, ir Galvani norėjo sužinoti, ar perkūnija panašiai pasielgs ir varlę. Paaiškėjo, kad stichinės nelaimės neturi pastebimo poveikio. Variniai kabliukais už nugaros smegenų pritvirtintos prie geležinės tvoros varlės trūkčiojo nepaisydamos oro sąlygų. Eksperimentai negalėjo būti atlikti su 100% pakartojamumu, atmosfera neturėjo jokio poveikio. Dėl to Galvani rado daugybę porų, pagamintų iš skirtingų metalų, kurios, susilietus viena su kita ir nervu, sukeldavo varlės kojų trūkčiojimą. Šiandien šis reiškinys paaiškinamas skirtingu medžiagų elektronegatyvumo laipsniu. Pavyzdžiui, žinoma, kad aliuminio plokštės negali būti kniedytos variu, sudaro galvaninę porą su ryškiomis savybėmis.
Galvani teisingai pažymėjo, kad susidaro uždara elektros grandinė, ir pasiūlė, kad varlėje yra gyvulinės elektros, išleidžiamos kaip Leyden stiklainis. Alessandro Volta nepriėmė paaiškinimo. Atidžiai išstudijavęs eksperimentų aprašymą, Volta pateikė paaiškinimą, kad srovė atsiranda susijungus dviem metalams tiesiogiai arba per biologinės būtybės kūno elektrolitą. Srovės priežastis slypi medžiagose, o varlė yra paprastas reiškinio indikatorius. Volta citata iš laiško, skirto mokslo žurnalo redaktoriui:
Pirmosios rūšies laidininkai (kietos medžiagos) ir antrosios rūšies (skysčiai), kai susiliečia, sukelia elektros impulsą, šiandien neįmanoma paaiškinti reiškinio atsiradimo priežasčių. Srovė teka uždaroje grandinėje ir išnyksta, jei grandinės vientisumas sulaužytas.
Volto stulpas
Giovanni Fabroni prisidėjo prie daugybės atradimų, pranešdamas, kad kai dvi galvaninės poros plokštės įdedamos į vandenį, viena pradeda griūti. Todėl reiškinys yra susijęs su cheminiais procesais. Tuo tarpu Volta išrado pirmąjį energijos šaltinį, kuris ilgą laiką tarnavo elektros tyrimams. Mokslininkas nuolat ieškojo būdų, kaip sustiprinti galvaninių porų veikimą, tačiau jų nerado. Eksperimentų metu buvo sukurtas įtampos kolonos dizainas:
- Cinko ir vario puodeliai buvo paimti poromis, artimai kontaktuodami vienas su kitu.
- Gautos poros buvo atskirtos šlapiais kartoniniais apskritimais ir dedamos viena ant kitos.
Nesunku atspėti, kad tai buvo nuoseklus srovės šaltinių sujungimas, kuris, susumavus, sustiprino efektą (potencialų skirtumą). Naujasis prietaisas sukėlė šoką, kuris buvo pastebimas palietus žmogaus ranką. Panašus į Muschenbroeko eksperimentus su Leyden stiklainiu. Tačiau prireikė laiko, kad atkartotų efektą. Tapo akivaizdu, kad energijos šaltinis yra cheminės kilmės ir palaipsniui atnaujinamas. Tačiau priprasti prie naujos elektros koncepcijos nebuvo lengva. Voltacinė kolonėlė elgėsi kaip įkrautas Leyden stiklainis, bet...
Volta organizuoja papildomą eksperimentą. Jis aprūpina kiekvieną apskritimą izoliuojančia rankena, kurį laiką su jais susiliečia, tada atidaro ir atlieka tyrimą elektroskopu. Tuo metu Kulono dėsnis jau buvo žinomas, kad cinkas buvo įkrautas teigiamai, o varis – neigiamai. Pirmoji medžiaga antrajai atidavė elektronus. Dėl šios priežasties įtampos kolonėlės cinko plokštė palaipsniui sunaikinama. Darbui ištirti buvo paskirta komisija, kuriai buvo pateikti Alessandro argumentai. Jau tada, darydamas išvadas, mokslininkas nustatė, kad atskirų porų įtampa didėja.
Volta paaiškino, kad be šlapių apskritimų, esančių tarp metalų, konstrukcija elgiasi kaip dvi plokštės: vario ir cinko. Stiprinimas nevyksta. Volta rado pirmąją elektronegatyvumo eilutę: cinkas, švinas, alavas, geležis, varis, sidabras. O jei išskirsime tarpinius metalus tarp kraštutinių, „varomoji jėga“ nesikeičia. Volta nustatė, kad elektra egzistuoja tol, kol plokštelės liečiasi: jėgos nesimato, bet lengvai juntama, todėl tai tiesa. 1800 metų kovo 20 dieną mokslininkas parašė Londono karališkosios draugijos prezidentui serui Džozefui Banksui, į kurį pirmą kartą kreipėsi ir Michaelas Faradėjus.
Anglų mokslininkai greitai išsiaiškino, kad ant viršutinės plokštės (vario) nukritus vandens, tam tikrame kontaktinės srities taške išsiskiria dujos. Eksperimentą jie atliko iš abiejų pusių: tinkamos grandinės laidai buvo įkišti į kolbas su vandeniu. Buvo tiriamos dujos. Paaiškėjo, kad dujos yra degios ir išsiskiria tik iš vienos pusės. Priešingos pusės viela pastebimai oksidavosi. Nustatyta, kad pirmasis yra vandenilis, o antrasis reiškinys atsiranda dėl deguonies pertekliaus. Nustatyta (1800 m. gegužės 2 d.), kad stebimas procesas – vandens irimas veikiant elektros srovei.
William Cruikshank iš karto parodė, kad panašų dalyką galima padaryti su metalų druskų tirpalais, o Wollastonas pagaliau įrodė voltinės kolonos tapatybę statine elektra. Kaip teigė mokslininkas: poveikis silpnesnis, bet trunka ilgiau. Martinas Van Marumas ir Christianas Heinrichas Pfaffas įkrovė Leydeno stiklainį iš stichijos. Ir profesorius Humphrey Davy nustatė, kad grynas vanduo šiuo atveju negali būti elektrolitas. Priešingai, kuo daugiau skystis gali oksiduoti cinką, tuo geriau veikia voltinė kolonėlė, o tai visiškai atitiko Fabroni pastebėjimus.
Rūgštis labai pagerina veikimą, pagreitindama elektros gamybos procesą. Galų gale Davy sukūrė nuoseklią voltinės kolonos teoriją. Jis paaiškino, kad metalai iš pradžių turi tam tikrą krūvį, kuris, užsidarius kontaktams, sukelia elemento veikimą. Jei elektrolitas sugeba oksiduoti elektronų donoro paviršių, išeikvotų atomų sluoksnis palaipsniui pašalinamas, atsiskleidžia nauji sluoksniai, galintys gaminti elektrą.
1803 m. Ritteris surinko kintamų sidabro ir šlapio audinio apskritimų koloną – pirmosios baterijos prototipą. Ritteris įkrovė jį iš įtampos kolonėlės ir stebėjo iškrovimo procesą. Teisingą reiškinio interpretaciją pateikė Alessandro Volta. Ir tik 1825 m. Auguste de la Rive įrodė, kad elektros energijos perdavimas tirpale vyksta medžiagos jonais, stebint cinko oksido susidarymą kameroje su švariu vandeniu, atskirtoje nuo gretimos membranos. Šis teiginys padėjo Berzelijui sukurti fizinį modelį, kuriame elektrolito atomas buvo įsivaizduojamas kaip sudarytas iš dviejų priešingai įkrautų polių (jonų), galinčių atsiskirti. Rezultatas buvo harmoningas elektros perdavimo per atstumą vaizdas.
1. Galvaninis elementas
Galvaninis elementas yra cheminis elektros srovės šaltinis, pavadintas Luigi Galvani vardu. Galvaninio elemento veikimo principas pagrįstas dviejų metalų sąveika per elektrolitą, dėl kurios uždaroje grandinėje susidaro elektros srovė. Galvaninio elemento emf priklauso nuo elektrodų medžiagos ir elektrolito sudėties. Tai pirminiai CIT, kurie dėl juose vykstančių reakcijų negrįžtamumo negali būti įkrauti.
Galvaniniai elementai yra vienkartiniai elektros energijos šaltiniai. Reagentai (oksidatorius ir reduktorius) yra tiesiogiai įtraukti į galvaninio elemento sudėtį ir sunaudojami jo veikimo metu. Galvaninis elementas pasižymi emf, įtampa, galia, talpa ir energija, perduodama į išorinę grandinę, taip pat saugojimu ir aplinkos sauga.
EML lemia galvaniniame elemente vykstančių procesų pobūdis. Galvaninio elemento U įtampa visada yra mažesnė už jo EMF dėl elektrodų poliarizacijos ir varžos nuostolių:
U = Eе – I(r1–r2) – ΔE,
kur Ee yra elemento EML; I – srovės stipris elemento darbo režime; r1 ir r2 – pirmos ir antros rūšies laidininkų varža galvaninio elemento viduje; ΔE yra galvaninio elemento poliarizacija, susidedanti iš jo elektrodų (anodo ir katodo) poliarizacijų. Poliarizacija didėja didėjant srovės tankiui (i), nustatoma pagal formulę i = I/S, kur S yra elektrodo skerspjūvio plotas, ir didėjant sistemos varžai.
Veikiant galvaniniam elementui, jo EMF ir atitinkamai įtampa palaipsniui mažėja, nes sumažėja reagentų koncentracija ir padidėja redokso procesų produktų koncentracija ant elektrodų (prisiminkime Nernsto lygtį). Tačiau kuo lėčiau mažėja įtampa galvaninio elemento iškrovos metu, tuo didesnės jos panaudojimo praktiškai galimybės. Elemento talpa yra bendras elektros kiekis Q, kurį galvaninis elementas gali tiekti veikimo metu (iškrovos metu). Talpa nustatoma pagal galvaniniame elemente laikomų reagentų masę ir jų virsmo laipsnį. Didėjant iškrovos srovei ir mažėjant elemento darbinei temperatūrai, ypač žemiau 00C, mažėja reagentų konversijos laipsnis ir elemento talpa.
Galvaninio elemento energija lygi jo talpos ir įtampos sandaugai: ΔН = Q.U. Elementai, turintys didelę EML vertę, mažą masę ir aukštą reagentų konversijos laipsnį, turi didžiausią energiją.
Sandėliavimas – tai elemento saugojimo laikotarpio trukmė, per kurią jo charakteristikos išlieka nurodytų parametrų ribose. Didėjant elemento laikymo ir veikimo temperatūrai, mažėja jo galiojimo laikas.
Galvaninio elemento sudėtis: reduktoriai (anodai) nešiojamuose galvaniniuose elementuose, kaip taisyklė, yra cinkas Zn, ličio ličio, magnio Mg; oksidatoriai (katodai) - mangano MnO2, vario CuO, sidabro Ag2O, sieros SO2 oksidai, taip pat druskos CuCl2, PbCl2, FeS ir deguonies O2.
Pasaulyje labiausiai paplitusi gamyba išlieka mangano-cinko elementų Mn-Zn gamyba, plačiai naudojama radijo įrangai, ryšio įrenginiams, magnetofonams, žibintuvėms ir kt. Tokio galvaninio elemento konstrukcija parodyta paveikslėlyje.
Srovę generuojančios reakcijos šiame elemente yra šios:
Prie anodo (–): Zn – 2ē → Zn2+ (praktikoje elemento kūno cinko apvalkalas palaipsniui tirpsta);
Prie katodo (+): 2MnO2 + 2NH4+ + 2ē → Mn2O3 + 2NH3 + H2O.
Elektrolitinėje erdvėje taip pat vyksta šie procesai:
Prie anodo Zn2+ + 2NH3 →2+;
Prie katodo Mn2O3 + H2O → arba 2.
Molekuline forma galvaninio elemento veikimo cheminė pusė gali būti pavaizduota bendra reakcija:
Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → Cl2 + 2.
Galvaninių elementų diagrama:
(–) Zn|Zn(NH3)2]2+|||MnO2 (C) (+).
Tokios sistemos EMF yra E = 1,25 ÷ 1,50 V.
Galvaniniai elementai su panašia reagentų sudėtimi šarminiame elektrolite (KOH) pasižymi geresnėmis išėjimo charakteristikomis, tačiau jie netinka nešiojamuose įrenginiuose dėl pavojaus aplinkai. Ag-Zn sidabro-cinko elementai turi dar geresnes charakteristikas, tačiau jie yra labai brangūs ir todėl nėra ekonomiški. Šiuo metu žinoma daugiau nei 40 skirtingų nešiojamųjų galvaninių elementų tipų, paprastai vadinamų „sausosiomis baterijomis“.
2. Elektros baterijos
Elektrinės baterijos (antrinis HIT) yra įkraunami galvaniniai elementai, kuriuos galima įkrauti naudojant išorinį srovės šaltinį (įkroviklį).
Akumuliatoriai – tai įrenginiai, kuriuose veikiant išoriniam srovės šaltiniui sistemoje kaupiama cheminė energija (baterijos įkrovimo procesas), o vėliau prietaiso veikimo metu (išsikrovimo) cheminė energija vėl paverčiama elektros energija. energijos. Taigi, įkraunant, akumuliatorius veikia kaip elektrolizatorius, o išsikraunant – kaip galvaninis elementas.
Supaprastinta forma akumuliatorių sudaro du elektrodai (anodas ir katodas) ir tarp jų esantis joninis laidininkas - elektrolitas. Anode vyksta oksidacijos reakcijos tiek iškrovimo, tiek įkrovimo metu, o redukcijos – katode.
Dar visai neseniai Rusijoje ir net Padniestrėje buvo labiausiai paplitusios rūgštinio švino ir šarminės nikelio-kadmio bei nikelio-geležies baterijos.
Jame esantys elektrodai yra švino tinkleliai, kurių vienas porose užpildytas švino oksido IV milteliais – PbO2. Elektrodai prijungiami prie elektrolito per porėtą separatorių. Visa baterija dedama į baką, pagamintą iš ebonito arba polipropileno.
Kai toks prietaisas veikia, jame vyksta šie elektrodų procesai:
A). Akumuliatoriaus, kaip elektros energijos šaltinio, išsikrovimas arba veikimas.
Prie anodo: (–) Pb – 2ē → Pb2+;
prie katodo: (+) PbO2 + 4H+ + 2ē → Pb2+ + 2H2O.
Ant elektrodų susidarę švino katijonai sąveikauja su elektrolito anijonais, išskirdami baltas švino sulfato nuosėdas
Pb2+ + SO42– = ↓PbSO4.
Bendra akumuliatoriaus iškrovimo proceso srovės generavimo reakcija:
Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4↓ + 2H2O,
o veikiančio akumuliatoriaus, kaip galvaninio elemento, grandinė turi formą (–) Pb|PbSO4||PbO2 (+).
Įtampa veikiančio akumuliatoriaus gnybtuose siekia 2,0÷2,5 V. Prietaiso veikimo metu elektrolitas sunaudojamas, o sistemoje kaupiasi nuosėdos. Kai aktyviųjų vandenilio jonų koncentracija [H+] tampa kritinė reakcijai prie katodo, baterija nustoja veikti.
B). Akumuliatoriaus cheminio potencialo įkrovimas arba atkūrimas, kad vėliau jis būtų paverstas elektros energija. Norėdami tai padaryti, akumuliatorius yra prijungtas prie išorinio srovės šaltinio taip, kad neigiamas polius būtų tiekiamas į "anodo" gnybtą, o teigiamas - į "katodo" gnybtą. Tokiu atveju veikiant išorinei įtampai elektroduose vyksta atvirkštiniai procesai, atkuriant juos į pradinę būseną.
Metalinis švinas atkuria elektrodo paviršių (–): PbSO4 + 2ē → Pb + SO42;
Susidaręs švino oksidas IV užpildo švino gardelės poras (+): PbSO4 + 2H2O – 2ē → ↓PbO2 + 4H+ + SO42.
Bendra redukcijos reakcija: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4.
Galite nustatyti, kada akumuliatoriaus įkrovimo procesas baigtas, pagal dujų burbuliukų atsiradimą virš jo gnybtų („verda“). Taip yra dėl šalutinių vandenilio katijonų redukcijos procesų ir vandens oksidacijos, didėjant įtampai, redukuojant elektrolitus:
2Н+ + 2ē → Н2; 2H2O – 4ē → O2 + 2H2.
Akumuliatoriaus efektyvumas siekia 80%, o darbinė įtampa išlaiko savo vertę ilgą laiką.
Akumuliatoriaus emf gali būti apskaičiuojamas naudojant lygtį:
RT α4(H+) α2(SO42–)
EE = EE0 + –––– ℓn –––––––––––––– (kietos fazės komp.
2F α2(H2O)).
Pažymėtina, kad akumuliatoriuje negalima naudoti koncentruotos sieros rūgšties (ω(H2SO4) > 30%), nes tuo pačiu mažėja jo elektrinis laidumas ir padidėja metalinio švino tirpumas. Švino rūgšties akumuliatoriai plačiai naudojami visų tipų motorinėse transporto priemonėse, telefonuose ir elektrinėse. Tačiau dėl didelio švino ir jo gaminių toksiškumo švino baterijoms reikalinga hermetiška pakuotė ir visiškas jų veikimo procesų automatizavimas.
A) Šarminėse baterijose teigiamas elektrodas pagamintas iš nikelio tinklelio, impregnuoto gelio pavidalo nikelio hidroksidu II Ni(OH)2; o neigiamas – iš kadmio arba geležies. Joninis laidininkas yra 20% kalio hidroksido KOH tirpalas. Bendros srovės formavimo ir generavimo reakcijos tokiose baterijose yra tokios formos:
2NiOOH + Cd + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2; EE0 = 1,45 V.
2NiOOH + Fe + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2; EE0 = 1,48 V.
Šių baterijų privalumai – ilgas tarnavimo laikas (iki 10 metų) ir didelis mechaninis stiprumas, o trūkumai – mažas efektyvumas ir darbinė įtampa. Šarminės baterijos naudojamos elektromobiliams, krautuvams, kasybos elektriniams lokomotyvams, ryšių ir elektroninei įrangai, radijo imtuvams maitinti. Taip pat prisiminkime, kad kadmis yra labai toksiškas metalas, todėl utilizuojant naudotus prietaisus būtina laikytis saugos taisyklių.
EMF ir srovė. Reikia atsiminti, kad akumuliatoriuje turi būti elementų, turinčių tas pačias charakteristikas. Darbo planas Nubraižyti ekvivalentines grandines: Reostato pajungimo schemos Galvaninių elementų prijungimo schemos; Išvada Remiantis sukonstruotomis grandinėmis ir sąlygomis, kiekviena grandinė turi savo EMF reikšmę, ji nustatoma skirtingai. Atsakymai į...
Galvaninio dengimo technologijos raida XIX – XX a. iš esmės lieka atvira. Atrodo, kad tai gali būti išspręsta remiantis galvaninės gamybos kūrimo proceso rekonstrukcija; atsekti, kurias mokslo ir technologijų sritis, konkrečius jų pasiekimus ji turi formuoti; atsižvelgti į socialines ir ekonomines prielaidas galvanizavimo technologijai atsirasti ir vystytis. ...
Srovė mažesnė nei galvanostegijoje; geležinėse galvanoplastinėse voniose jis neviršija 10-30 a/m2, o geležinio dengimo (galvanizavimo) metu srovės tankis siekia 2000-4000 a/m2. Galvaninės dangos turi būti smulkios kristalinės struktūros ir vienodo storio skirtingose dengtų gaminių vietose – iškyšose ir įdubose. Šis reikalavimas ypač svarbus galvanizuojant...
Galvaniniai elementai ir baterijos Galvaninis elementas arba galvaninė pora – tai įtaisas, susidedantis iš dviejų metalinių plokščių (viena iš jų gali būti pakeista kokso plokštėmis), panardintų į vieną ar du skirtingus skysčius ir tarnaujantis kaip galvaninės srovės šaltinis. Tam tikras skaičius įtampos elementų, sujungtų vienas su kitu žinomu būdu, sudaro galvaninę bateriją. Paprasčiausias elementas pagal struktūrą susideda iš dviejų plokščių, panardintų į molinį arba stiklinį stiklą, į kuriuos pilamas plokštelės tipą atitinkantis skystis; plokštės neturi turėti metalinio kontakto su skysčiu. D. elementai vadinami pirminis jei jie yra nepriklausomi srovės šaltiniai, ir antrinis, jei jie tampa veiksmingi tik daugiau ar mažiau ilgai veikiant juos įkraunančius elektros energijos šaltinius. Svarstant voltinių elementų kilmę, reikia pradėti nuo įtampos kolonos, visų vėlesnių galvaninių baterijų protėvio, arba nuo Voltaic taurės akumuliatoriaus. Įtampos stulpelis. Norėdami jį sudaryti, Volta paėmė poras skirtingų metalinių apskritimų, sulankstytų ar net prilituotų prie pagrindo, ir kartoninius arba audinio apskritimus, suvilgytus vandeniu arba kausto kalio tirpalu. Iš pradžių buvo naudojami sidabriniai ir variniai puodeliai, o vėliau dažniausiai cinko ir vario. Iš jų buvo pagamintas stulpas, kaip parodyta diagramoje. 1, būtent: pirmiausia dedama varinė plokštė ir ant jos uždedama cinko plokštė (arba atvirkščiai), ant kurios uždedamas sudrėkintas kartoninis apskritimas; tai sudarė vieną porą, ant kurios buvo uždėta antroji, vėl sudaryta iš vario, cinko ir kartono apskritimų, uždėtų vienas ant kito ta pačia tvarka kaip ir pirmoje poroje. Toliau taikydami kitas poras ta pačia tvarka, galite sukurti ramstį; stulpas, parodytas velniu. 1, kairėje, susideda iš 11 voltų porų. Jei stulpas sumontuotas ant izoliacinės, t.y., nelaidžios medžiagos, pavyzdžiui, stiklo, plokštės, tada, pradedant nuo jos vidurio, viena kolonos pusė (mūsų brėžinyje – apačia) bus apkraunama teigiama elektros energija, o kita (brėžinyje viršuje) - neigiama. Elektros intensyvumas, nepastebimas viduryje, didėja artėjant prie galų, kur jis yra didžiausias. Laidai lituojami prie žemiausių ir aukščiausių plokščių; laisvųjų laidų galų sąlytis sukelia teigiamos elektros judėjimą iš apatinio stulpo galo per laidą į viršutinį ir neigiamos elektros judėjimą priešinga kryptimi; susidaro elektros, arba galvaninė, srovė (žr. šį žodį). Volta dvi nepanašių metalų plokštes laikė pora, o skysčiui priskyrė tik gebėjimą pravesti elektrą (žr. Galvanizmas); tačiau pagal vėliau nustatytą vaizdą pora susideda iš dviejų nepanašių plokščių ir skysčio sluoksnio tarp jų; todėl galima nuimti viršutinę ir apatinę stulpo plokštes (1 pav. dešinėje). Tokį stulpą sudarys 10 porų, tada jo apatinė plokštė bus varinė, o viršutinė – cinko, o elektros judėjimo kryptis arba galvaninės srovės kryptis išliks ta pati: nuo apatinio galo. nuo stulpo (dabar nuo cinko) iki viršutinės (į varį). Varinis poliaus galas buvo vadinamas teigiamu poliu, cinkinis – neigiamu. Vėliau, Faradėjaus terminologijoje, teigiamas polius vadinamas anodas, neigiamas - katodas. Voltaic koloną galima kloti horizontaliai į lovelį, viduje padengtą izoliaciniu vaško sluoksniu, sulydytu su harpiu. Šiais laikais įtampos polius nenaudojamas, nes jam surinkti ir išardyti reikia daug darbo ir laiko; bet anksčiau jie naudojo stulpus, sudarytus iš šimtų ir tūkstančių porų; Profesorius V. Petrovas 1801-2 metais naudojo jį Sankt Peterburge. Per savo eksperimentus su kolona, kartais susidedančia iš 4200 porų (žr. Galvanizmą), Volta pastatė savo aparatą kitokios formos, kuri yra vėlesnių baterijų forma. Voltos baterija (corona di tazze) susideda iš puodelių, išdėstytų aplink apskritimo perimetrą, į kuriuos buvo pilamas šiltas vanduo arba druskos tirpalas; kiekviename puodelyje buvo dvi skirtingos metalinės plokštės, viena priešais kitą. Kiekviena plokštelė viela sujungta su nepanašia gretimo puodelio plokštele, kad nuo vieno puodelio prie kito per visą perimetrą plokštelės nuolat keistųsi: cinkas, varis, tada vėl cinkas ir varis ir tt Toje vietoje, kur užsidaro apskritimas , viename puodelyje yra cinko plokštelė, kitame - vario; palei laidą, jungiantį šias išorines plokštes, srovė tekės iš varinės plokštės (teigiamas polius) į cinko plokštę (neigiamas polius). Volta šią bateriją laikė mažiau patogia nei stulpas, tačiau iš tikrųjų tai buvo akumuliatoriaus forma, kuri išplito. Tiesą sakant, netrukus buvo pakeista voltinės kolonos struktūra (Cruikshank): pailga medinė dėžė, sulituota vario ir cinko plokštėmis padalinta į mažus skyrius, į kuriuos buvo pilamas skystis, buvo patogesnis nei įprasta voltinė kolonėlė. Dar geriau buvo dėžė, padalinta į skyrius medinėmis skersinėmis sienelėmis; Vario ir cinko plokštės buvo dedamos abiejose kiekvienos pertvaros pusėse, sulituojamos viršuje, kur papildomai buvo palikta kilpa. Medinis pagaliukas, einantis per visas ausis, pasitarnavo visoms lėkštėms pakelti iš skysčio arba panardinti. Elementai su vienu skysčiu. Netrukus buvo pradėtos kurti atskiros poros ar elementai, kuriuos galima įvairiais būdais sujungti į baterijas, kurių pranašumai ypač aiškiai atsiskleidė po to, kai Ohmas išreiškė srovės stiprumo formulę, priklausančią nuo elektros sužadinimo (arba elektrovaros) jėgos. elementus ir varžas, su kuriomis susiduria srovė, kaip išoriniuose laiduose ir vidiniuose elementuose (žr. Galvaninę srovę). Elementų elektrinė sužadinimo jėga priklauso nuo metalų ir skysčių bei jų komponentų, o vidinė varža – nuo skysčių ir elementų dydžio. Norint sumažinti varžą ir padidinti srovės intensyvumą, reikia sumažinti skysčio sluoksnio storį tarp skirtingų plokščių ir padidinti panardinamo metalų paviršiaus dydį. Tai daroma į Wollaston elementas(Wollaston – pagal taisyklingesnį tarimą Wulsten). Cinkas dedamas į išlenktą varinę plokštę, į kurią įkišti medžio ar kamštienos gabalėliai, kad plokštės nesiliestų; prie kiekvienos plokštės prilituojama viela, dažniausiai varinė; šių laidų galai susiliečia su daiktu, per kurį norima perduoti srovę, tekančią kryptimi nuo vario į cinką išilgai išorinių laidininkų ir iš cinko į varį per vidines elemento dalis. Apskritai srovė teka skysčio viduje nuo metalo, kurį skystis chemiškai veikia stipriau, į kitą, kurį veikia ne taip stipriai.Šioje kameroje abu cinko plokštės paviršiai tarnauja elektros srovei; Šis vienos iš plokščių paviršiaus padvigubinimo būdas vėliau pradėtas naudoti, kai visi elementai buvo išdėstyti vienu skysčiu. Wollaston elemente naudojama praskiesta sieros rūgštis, kuri suyra veikiant srovei (žr. Galvaninis laidumas); skilimo rezultatas bus cinko oksidacija ir cinko sulfato susidarymas, tirpstantis vandenyje, ir vandenilio išsiskyrimas ant vario plokštės, kuris taip patenka į poliarizuotą būseną (žr. Galvaninė poliarizacija ir Galvaninis laidumas), sumažinant srovę. jėga. Šios poliarizuotos būsenos kintamumą lydi srovės stiprumo kintamumas. Iš daugelio elementų su vienu skysčiu vadiname žiniasklaidos elementai(Smee) ir Grene, pirmoje – platina arba platinizuotas sidabras tarp dviejų cinko plokštelių, visos panardintos į praskiestą sieros rūgštį. Cheminis poveikis yra toks pat kaip Wollaston elemento ir yra poliarizuotas vandeniliu platinoje; bet srovė yra mažiau kintama. Elektrinio sužadinimo jėga yra didesnė nei vario-cinko. Grenet elementas susideda iš cinko plokštės, dedamos tarp dviejų plytelių, išpjautų iš kokso; skystis šiam elementui ruošiamas pagal skirtingus receptus, bet visada iš dichromokalio druskos, sieros rūgšties ir vandens. Pagal vieną receptą, 2500 gramų vandens reikia paimti 340 gramų nurodytos druskos ir 925 gramus sieros rūgšties. Elektrinio sužadinimo jėga yra didesnė nei Wollaston elemento. Grenet elemento veikimo metu, kaip ir ankstesniais atvejais, susidaro cinko sulfatas; bet vandenilis, jungdamasis su chromo rūgšties deguonimi, sudaro vandenį; skystyje susidaro chromo alūnas; poliarizacija sumažinama, bet nepanaikinama. Grenet elementui naudojamas stiklinis indas su išplėsta apatine dalimi, kaip parodyta pav. 7 lentelė "Galvaniniai elementai ir baterijos". Įpilama tiek skysčio, kad cinko plokštelė Z, kuris yra trumpesnis už koksą SU, tai buvo įmanoma patraukiant prie jo pritvirtintą strypą T, pašalinkite iš skysčio, kol elementas turėtų likti neaktyvus. Gnybtai V, V, prijungtas - vienas su strypo ratlankiu T, ir todėl su cinku, o kitas su anglies apvadu, priskiriami laidininkų laidų galams. Nei įrašai, nei jų rėmeliai neturi metalinio kontakto vienas su kitu; srovė teka jungiamaisiais laidais per išorinius objektus kryptimi nuo kokso iki cinko. Anglies-cinko elementą galima naudoti su valgomosios druskos tirpalu (Šveicarijoje, telegrafams, skambučiams) ir tada jis galioja 9-12 mėn. be priežiūros. Lalande ir Chaperone elementas, patobulinta Edisono, susideda iš cinko plokštės ir kitos, presuotos iš vario oksido. Skystis yra šarminio kalio tirpalas. Cheminis veiksmas yra cinko oksidacija, kuri vėliau sudaro junginį su kaliu; Atskirtas vandenilis, oksiduotas cinko oksido deguonies, tampa susidariusio vandens dalimi, o varis redukuojamas. Vidinis pasipriešinimas mažas. Sužadinimo jėga nenustatoma tiksliai, bet yra mažesnė nei Danieliaus elemento. Elementai su dviem skysčiais. Kadangi vandenilio išsiskyrimas ant vieno iš kietų vandenilio elementų kūnų yra priežastis, dėl kurios sumažėja srovės stiprumas (iš tikrųjų elektriškai jaudinantis) ir ji tampa nestabili, plokštelė, ant kurios išleidžiamas vandenilis, dedamas į skystį, galintį duoti. deguonies susijungimas su vandeniliu turėtų užtikrinti, kad srovė būtų pastovi. Bekerelis pirmasis sukonstravo (1829 m.) vario-cinko elementą su dviem skysčiais šiam tikslui, kai Grenet ir Lalande elementai dar nebuvo žinomi. Vėliau Danielius(1836) sukūrė panašų elementą, bet patogesnį naudoti. Skysčiams atskirti reikia dviejų indų: vieno stiklinio arba glazūruoto molio indo, kuriame yra cilindrinis, molinis, šiek tiek degintas, todėl porėtas, indas, į kurį pilamas vienas iš skysčių ir dedamas vienas iš metalų; į žiedo formos tarpą tarp dviejų indų pilamas kitas skystis, į kurį panardinama kito metalo plokštelė. Danielio elemente cinkas panardintas į silpną sieros rūgštį, o varis – į vandeninį vario (mėlynojo) sulfato tirpalą. Fig. 1 lentelėje pavaizduoti 3 Danielio elementai, sujungti į bateriją; iš cinko išlenkti cilindrai dedami į išorinius stiklo stiklus, varinės plokštės, taip pat cilindro formos arba sulenktos kaip raidė S, dedamos į vidinius molinius cilindrus. Galite įdėti jį atvirkščiai, t. y. vario išoriniuose induose. Srovė teka iš vario į cinką per išorinius laidininkus, o iš cinko į varį per skystį, esantį elemente ar akumuliatoriuje, ir abu skysčiai suyra vienu metu: inde su sieros rūgštimi susidaro cinko sulfatas, o vandenilis patenka į vario plokštę, tuo pačiu metu vario sulfatas (CuSO 4) skyla į varį (Cu), kuris nusėda ant vario plokštės, ir atskirai neegzistuojantį junginį (SO 4), kuris cheminiu būdu sudaro vandenį su vandeniliu nespėjus laiko. išsiskirti burbuliukų pavidalu ant vario. Porėtas molis, lengvai sudrėkinamas abiejų skysčių, leidžia cheminiams procesams perduoti iš dalelės į dalelę per abu skysčius iš vieno metalo į kitą. Po srovės veikimo, kurios trukmė priklauso nuo jos stiprumo (o pastaroji iš dalies nuo išorinių varžų), taip pat nuo induose esančių skysčių kiekio, visas vario sulfatas sunaudojamas, ką rodo spalvos pasikeitimas. jo sprendimas; tada prasideda vandenilio burbuliukų atskyrimas ant vario, o kartu ir šio metalo poliarizacija. Šis elementas vadinamas konstanta, tačiau tai turi būti suprantama santykinai: pirma, net ir esant prisotintam vitrioliui, yra silpna poliarizacija, tačiau svarbiausia, kad elemento vidinė varža iš pradžių mažėtų, o paskui padidėtų. Dėl šios antrosios ir pagrindinės priežasties elemento veikimo pradžioje pastebimas laipsniškas srovės didėjimas, kuo reikšmingesnis, tuo mažiau srovės stiprumą susilpnina išorinės ar vidinės varžos. Po pusvalandžio, valandos ar daugiau (trukmė didėja didėjant skysčio su cinku kiekiu) srovė pradeda silpti lėčiau nei didėjo, o dar po kelių valandų pasiekia pirminį stiprumą, palaipsniui silpdama toliau. Jei šios neištirpusios druskos tiekimas dedamas į indą su vario sulfato tirpalu, tai tęsia srovės egzistavimą, taip pat pakeičiant gautą cinko sulfato tirpalą šviežia praskiesta sieros rūgštimi. Tačiau esant uždaram elementui, skysčio lygis su cinku palaipsniui mažėja, o su variu - didėja - tai aplinkybė, kuri savaime susilpnina srovę (dėl šios priežasties padidėja atsparumas) ir, be to, rodo skysčio perėjimą nuo vieno. indas į kitą (jonų perkėlimas, žr. Galvaninis laidumas, galvaninis osmozė). Vario sulfatas prasiskverbia į indą su cinku, iš kurio cinkas grynai cheminiu būdu išskiria varį, todėl iš dalies nusėda ant cinko, o iš dalies ant molinio indo sienelių. Dėl šių priežasčių yra daug cinko ir vario sulfato, kuris yra nenaudingas srovei. Tačiau Danieliaus stichija vis dar yra viena iš pastoviausių. Molio stiklas, nors ir sudrėkintas skysčiu, pasižymi dideliu atsparumu srovei; vietoj molio naudojant pergamentą, sumažinus varžą galima žymiai padidinti srovę (Carré elementas); pergamentą galima pakeisti gyvuliniu burbulu. Vietoj praskiestos sieros rūgšties cinkui galite naudoti valgomosios arba jūros druskos tirpalą; sužadinimo jėga išlieka beveik tokia pati. Cheminis poveikis netirtas. Meidinger elementas. Dažnai ir nuolatinei, be to, gana pastoviai, bet silpnai srovei gali būti naudojamas Meidingerio elementas (lentelės 2 pav.), kuris yra Danielio elemento modifikacija. Išorinis stiklas turi pratęsimą viršuje, kur ant vidinės lūpos uždėtas cinko cilindras; Stiklo apačioje dedamas dar vienas mažas, į kurį įdedamas iš lakštinio vario susuktas cilindras arba vidinio indo apačioje dedamas varinis apskritimas, kuris po to užpildomas vario sulfato tirpalu. Po to ant viršaus atsargiai pilamas magnio sulfato tirpalas, kuris užpildo visą laisvą išorinio indo erdvę ir neišstumia vitriolio tirpalo, nes turi didesnį savitąjį svorį. Nepaisant to, per skysčių difuziją vitriolis lėtai pasiekia cinką, kur atsisako vario. Norint išlaikyti šio tirpalo prisotinimą, į elemento vidų įdedama apversta stiklinė kolba su vario sulfato gabalėliais ir vandeniu. Laidininkai išeina iš metalų; jų dalys skystyje turi gutaperčos apvalkalą. Molio indelio nebuvimas elemente leidžia jį naudoti ilgą laiką nekeičiant jo dalių; bet jo vidinė varža didelė, ją reikia labai atsargiai perkelti iš vienos vietos į kitą, be to, jame yra daug vario sulfato, kuris srovei nenaudingas; į kolbą net nedidelis elementas dedamas apie 1/2 kilogramo vitriolio. Jis labai tinka telegrafams, elektros skambučiams ir kitiems panašiems atvejams ir gali stovėti mėnesius. Callot ir Trouvé-Callot elementai panašus į Meidinger elementus, bet paprastesnis už pastarąjį. Kresten Sankt Peterburge surengė ir naudingą Meidingerio elemento modifikaciją. Tomsono elementas indo ar padėklo pavidalu yra modifikuotas Danielis; porėtos plokščios membranos iš pergamentinio popieriaus atskiria vieną skystį nuo kito, bet galima apsieiti ir be membranų. Siemens elementas Ir Halske taip pat priklauso Danielio kategorijai. Minotto elementas. Stiklinio indelio apačioje yra varinis apskritimas, ant kurio pilami vario sulfato kristalai, o viršuje storas silikatinio smėlio sluoksnis, ant kurio uždėtas cinko apskritimas. Viskas užpildyta vandeniu. Telegrafo linijose veikia nuo 1 1/2 iki 2 metų. Vietoj smėlio galite paimti gyvulinės anglies miltelius (Darsonval). Trouvé elementas. Varinis apskritimas, ant kurio yra apskritimų stulpelis, pagamintas iš praleidžiamojo popieriaus, impregnuotas vario sulfatu apačioje ir cinko sulfatu viršuje. Nedidelis vandens kiekis, drėkinantis popierių, suaktyvina elementą. Atsparumas gana didelis, veiksmas ilgas ir pastovus. Grove elementas, platina-cinkas; platina panardinama į stiprią azoto rūgštį, cinkas į silpną sieros rūgštį. Srovės veikimo metu išsiskiriantis vandenilis oksiduojamas azoto rūgšties deguonimi (NHO 2), kuris virsta azoto anhidridu (N 2 O 4), kurio išsiskiriantys raudonai oranžiniai garai kenkia kvėpavimui ir sugadina visą varį. aparato dalys, todėl geriau pagamintos iš švino. Šiuos elementus galima naudoti tik laboratorijose, kur yra garų gaubtai, o įprastoje patalpoje jie turėtų būti dedami į krosnį ar židinį; jie turi didelę sužadinimo jėgą ir mažą vidinę varžą – visos sąlygos dideliam srovės stiprumui, kuris yra pastovesnis, kuo didesnis elemente esančių skysčių tūris. Fig. 6 lentelės parodytas toks plokščios formos elementas; išorėje dešinėje yra sulenkta cinko plokštė, sujungta su elemento platinos lakštu Z antrasis elementas, kurio raukšle yra plokščias molinis indas V dėl platinos. Kairėje yra platinos lakštas, prispaustas prie cinko elemento ir priklausantis trečiajam elementui. Šios formos elementų vidinė varža yra labai maža, tačiau stiprus srovės poveikis trunka neilgai dėl nedidelio skysčių kiekio. Pagal pirmiau nurodytą bendrąją taisyklę, srovė teka iš platinos per išorinius laidininkus į cinką. Bunseno elementas(1843), anglis-cinkas, visiškai pakeičia ankstesnį ir yra pigesnis už jį, nes brangią platiną pakeičia kokso plytelės. Skysčiai yra tokie patys kaip Grove elemente, elektrinio sužadinimo jėga ir varža yra maždaug vienodi; srovės kryptis ta pati. Panašus elementas parodytas fig. 3 stalai; anglies plytelė pažymėta raide SU, su metaliniu spaustuku su + ženklu; tai yra teigiamas elemento polius arba anodas. Iš cinko cilindro Z su spaustuku (neigiamu poliu arba katodu) yra plokštė su kitu spaustuku, pritvirtinta prie antrojo elemento anglies plokštės akumuliatoriaus atveju. Grove'as pirmasis savo elemente platiną pakeitė anglimi, tačiau jo eksperimentai buvo pamiršti. Darsonval elementas, anglis-cinkas; anglims – azoto ir druskos rūgšties mišinys, po 1 tūrį, su 2 tūriais vandens, kuriame yra 1/20 sieros rūgšties. Fora elementas.- Vietoj kokso batonėlio naudojamas butelis iš grafito ir molio; Ten pilama azoto rūgštis. Dėl šio akivaizdžiai išorinio Bunseno elemento pokyčio azoto rūgšties panaudojimas tampa išsamesnis. Sosnovskio elementas.- Cinkas natrio hidroksido arba kalio hidroksido tirpale; anglis skystyje, kurį sudaro 1 tūris azoto rūgšties, 1 tūris sieros rūgšties, 1 tūris druskos rūgšties, 1 tūris vandens. Išskirtinis dėl labai didelės elektrinės sužadinimo galios. Callan elementas.- Bunseno elementų anglis pakeista geležimi; sužadinimo jėga išlieka tokia pati kaip ir naudojant anglį. Geležis nėra veikiama azoto rūgšties, ji yra pasyvi. Vietoj geležies gali būti naudingas ketus, kuriame yra šiek tiek silicio. Poggendorff elementas skiriasi nuo Bunsen elemento, nes azoto rūgštis pakeičiama skysčiu, panašiu į naudojamą Grenet elemente. Į 12 masės dalių kalio dichromato, ištirpinto 100 dalių vandens, įpilama 25 dalys stiprios sieros rūgšties. Sužadinimo jėga tokia pati kaip Bunseno elemente; bet vidinis pasipriešinimas didesnis. Deguonies minėtame skystyje, atiduotame vandenilio oksidacijai, yra mažiau nei tokio paties tūrio azoto rūgštyje. Kvapo nebuvimas naudojant šiuos elementus kartu su kitais privalumais padarė jį patogiausia naudoti. Tačiau poliarizacija nebuvo visiškai pašalinta. Imshenetsky elementas, anglis-cinkas. Grafitinė (anglies) plokštelė chromo rūgšties tirpale, cinkas natrio sulfido druskos tirpale. Didelė sužadinimo galia, mažas vidinis pasipriešinimas, beveik pilnas cinko panaudojimas ir labai geras chromo rūgšties panaudojimas. Leclanche elementas, anglis-cinkas; vietoj oksiduojančio skysčio yra mangano peroksido milteliai (dideli) prie anglies plokštės, sumaišyti su kokso milteliais (5 pav. lentelė) vidiniame, skysčiui pralaidžiame moliniame inde; Viename iš specialios formos kolbos kampų įdedamas cinko pagaliukas. Skystis - vandeninis amoniako tirpalas - pilamas iš išorės ir prasiskverbia į molinį indą iki akmens anglių (kokso), sudrėkindamas mangano peroksidą; stiklainio viršus dažniausiai užpildomas derva; paliekamos skylės dujoms išeiti. Sužadinimo jėga yra vidutinė tarp Danielio ir Bunseno elementų, pasipriešinimas didelis. Šis elementas, paliktas uždarytas, duoda sparčiai mažėjančio stiprumo srovę, tačiau telegrafams ir buitiniam naudojimui, įpylus skysčio, jis trunka nuo vienerių iki dvejų metų. Amoniakui (NH 4 Cl) skylant, chloras išsiskiria į cinką, su anglimi susidaro cinko chloridas ir amoniakas. Mangano peroksidas, kuriame gausu deguonies, po truputį pereina į žemesnės oksidacijos laipsnio junginį, bet ne visose molio indą užpildančios masės dalyse. Norint visapusiškiau panaudoti mangano peroksidą ir sumažinti vidinį pasipriešinimą, šie elementai yra išdėstyti be molinio indelio, o iš mangano peroksido ir anglies spaudžiamos plytelės, tarp kurių dedamas koksas, kaip parodyta pav. 4 stalai. Šio tipo elementai gali būti uždari ir lengvai nešiojami; stiklas pakeičiamas ragine guma. Geffas taip pat modifikavo šį elementą, pakeisdamas amoniako tirpalą cinko chlorido tirpalu. Marie-Devi elementas, anglis-cinkas, su anglimi yra tešlą primenanti gyvsidabrio sulfato masė (Hg 2 SO 4), sudrėkinta vandeniu, dedama į porėtą molinį indelį. Ant cinko pilama silpna sieros rūgštis ar net vanduo, nes nuo gyvsidabrio druskos jis jau bus išleistas veikiant srovei, kurios metu oksiduojamas vandenilis, o su anglimi išsiskiria metalinis gyvsidabris, todėl po kurio laiko elementas tampa cinku-gyvsidabriu. Elektrinė sužadinimo jėga nesikeičia vietoj anglies naudojant gryną gyvsidabrį; jis yra šiek tiek didesnis nei Leclanche elemente, vidinė varža didelė. Tinka telegrafams ir apskritai pertraukiamam srovės veikimui. Šie elementai taip pat naudojami medicininiais tikslais, ir jie nori būti įkrauti gyvsidabrio sulfato oksidu (HgSO 4). Šio elemento forma, patogi medicininiams ir kitiems tikslams, yra aukštas raginės gumos cilindras, kurio viršutinėje pusėje yra cinkas ir anglis, o apatinėje - vanduo ir gyvsidabrio sulfatas. Jei elementas apverstas aukštyn kojomis, jis veikia, bet pirmoje padėtyje jis negeneruoja srovės. Warren Delarue elementas- cinko-sidabro. Iš lydyto sidabro chlorido (AgCl) cilindro, įdėto į pergamentinio popieriaus vamzdelį, išsikiša siaura sidabrinė juostelė; cinkas turi plono strypo formą. Abu metalai dedami į stiklinį vamzdelį, uždarytą parafino kamščiu. Skystis yra amoniako tirpalas (23 dalys druskos 1 litrui vandens). Elektrinio sužadinimo jėga yra beveik tokia pati (šiek tiek daugiau), kaip ir Danieliaus elemente. Sidabro metalas nusėda iš sidabro chlorido ant sidabrinės elemento juostelės ir nevyksta poliarizacija. Iš jų pagamintos baterijos buvo naudojamos šviesos prasiskverbimo retintose dujose eksperimentams (V, Warren Delarue). Geffas suteikė šiems elementams įrenginį, dėl kurio juos patogu nešiotis; naudojamas medicininėms indukcinėms ritėms ir nuolatinėms srovėms. Duchaumin, Partz, Figier elementai. Pirmasis yra cinko anglis; cinko silpname valgomosios druskos tirpale, anglis – geležies chlorido tirpale. Nestabilus ir mažai tyrinėtas. Partzas cinką pakeitė geležimi; valgomosios druskos tirpalo tankis yra 1,15, geležies chlorido tirpalo tankis yra 1,26. Geriau nei ankstesnis, nors elektrinė sužadinimo jėga mažesnė. Figier geležies-anglies elemente naudoja vieną skystį, gautą praleidžiant chloro srovę per prisotintą geležies sulfato tirpalą. Niodinis elementas, anglis-cinkas. Cinkas yra cilindro formos, supantis akytą molio cilindrą, kuriame yra kokso plokštė, padengta balikliu. Elementas užsandarinamas kamščiu, užpildytu vašku; pro jame esančią skylutę pilamas valgomosios druskos tirpalas (24 dalys 100 dalių vandens). Elektrinė sužadinimo jėga yra didelė; nuolat, šiek tiek ilgai veikiant išorinį mažą pasipriešinimą, jis greitai susilpnėja, bet po valandos ar dviejų elemento neveiklumo pasiekia ankstesnę vertę. Sausi elementai.Šis pavadinimas gali būti suteiktas elementams, kuriuose skysčio buvimas nėra akivaizdus, kai jis įsiurbiamas į porėtus elemento kūnus; geriau būtų jiems paskambinti šlapias. Tai apima aukščiau aprašytą vario-cinko Trouvé elementą ir Leclanche elementą, modifikuotą Germain. Pastarasis naudoja pluoštą, išgautą iš kokosų; Iš jo paruošiama masė, kuri stipriai sugeria skystį ir dujas, atrodo sausa ir tik esant slėgiui įgauna šlapią išvaizdą. Lengvai nešiojamas ir tinkamas keliaujant telegrafo ir telefono stotyse. Gasnerio elementai (anglis-cinkas), kuriuose yra gipso, tikriausiai impregnuoti cinko chloridu arba amoniaku (laikomi paslaptyje). Sužadinimo jėga yra maždaug tokia pati kaip Leclanche elemente, praėjus kuriam laikui nuo pastarojo veikimo pradžios; vidinis pasipriešinimas yra mažesnis nei Leclanche. Sausoje Leclanche-Barbier kameroje tarpas tarp išorinio cinko cilindro ir vidinio tuščiavidurio aglomerato cilindro, kuriame yra mangano peroksido, yra užpildytas gipsu, prisotintu nežinomos sudėties tirpalu. Pirmieji, gana ilgi šių elementų bandymai jiems buvo palankūs. Želatinos-glicerino elementas Kuznecova yra vario-cinko; susideda iš kartoninės dėžutės, suvilgytos parafinu, kurios dugnas iš vidaus ir išorės išklotas skarda. Ant skardos pilamas susmulkinto vario sulfato sluoksnis, ant kurio pilama želatinos-glicerino masė, kurioje yra sieros rūgšties. Kai ši masė sukietėja, pilamas susmulkinto amalgamuoto cinko sluoksnis, vėl užpildomas ta pačia mase. Šie elementai sudaro bateriją kaip įtampos koloną. Sukurtas skambučiams, telegrafams ir telefonams. Apskritai skirtingų sausų elementų skaičius yra labai didelis; tačiau daugumoje dėl slaptos skysčių ir aglomeratų sudėties spręsti apie juos galima tik praktiškai, bet ne moksliškai. Didelio paviršiaus ir mažo atsparumo elementai. Tais atvejais, kai reikia apšviesti trumpus, gana storus laidus ar plokštes, kaip, pavyzdžiui, kai kurių chirurginių operacijų metu (žr. Galvanokaustika), naudojami dideli metalo paviršiai elementai, panardinti į skystį, o tai sumažina vidinę varžą ir tuo padidina srovė. Wollastono paviršiaus padvigubinimo metodas taikomas paviršių kompozicijai iš daugybės plokščių, kaip parodyta Fig. 2, kur y, y, y- to paties metalo plokštės dedamos į tarpus tarp plokščių ts, ts, ts, ts kito metalo. Visos plokštės yra lygiagrečios viena kitai ir nesiliečia, tačiau visos to paties pavadinimo išoriniais laidais sujungtos į vieną visumą. Visa ši sistema yra vienodas dviejų plokščių elementas, kurių kiekvienos paviršiaus plotas yra šešis kartus didesnis nei parodyta, o skysčio sluoksnio storis tarp plokščių yra lygus atstumui tarp kiekvienos brėžinyje parodytų plokščių. Jau šio amžiaus pradžioje (1822 m.) buvo sumontuoti prietaisai su dideliu metaliniu paviršiumi. Tai apima didelį Gare elementą, vadinamą deflagratoriumi. Ilgi cinko ir vario lakštai, atskirti flanele arba mediniais pagaliukais, susukami į volelį, kuriame lakštai metališkai nesiliestų vienas su kitu. Šis volas yra panardintas į kubilą su skysčiu ir, veikdamas labai mažą išorinę varžą, sukuria labai didelę srovę. Kiekvieno lapo paviršius yra apie 50 kvadratinių metrų. pėdų (4 kv. metrų). Šiais laikais apskritai stengiamasi sumažinti vidinę elementų varžą, tačiau suteikia jiems ypač didelį paviršių tam tikroms reikmėms, pavyzdžiui, chirurgijoje, kai karšta viela ar plokštele nupjaunamos skausmingos ataugos, katerizacija (žr. Galvanokaustika). ). Kadangi mažos varžos laidininkai yra šildomi, srovę galima gauti tiksliai sumažinus vidinę varžą. Todėl daug plokščių dedama į galvanokaustinius elementus, išdėstytus panašiai, kaip parodyta Fig. 2 tekstai. Prietaisas neturi jokių ypatingų savybių, tačiau yra pritaikytas patogiam naudojimui; tokie, pavyzdžiui, yra anglies-cinko elementai arba Chardin akumuliatoriai su chromo skysčiu, naudojami Paryžiuje, Lione, Monpeljė ir Briuselyje. Operatojus reikia įspėti, kad prieš pradedant naudoti reikia naudoti labai mažos varžos srovės matuoklį (ampermetrą arba ampermetrą), kad įsitikintumėte, jog baterija yra geros būklės. Normalūs elementai turi kuo ilgiau išlaikyti savo elektriškai žadinančią jėgą arba turėti pastovų potencialų skirtumą, kai jie laikomi atviri, kad tarnautų kaip įprastas matavimo vienetas lyginant elektra žadinančias jėgas tarpusavyje. Šiuo tikslu Rainier pasiūlė vario ir cinko porą, kurioje vario paviršius yra labai didelis, palyginti su cinku. Skystis yra 200 dalių sausos valgomosios druskos tirpalas 1000 dalių vandens. Esant tokioms sąlygoms, vario poliarizacija yra labai silpna, jei šis elementas trumpam įvedamas į didelio pasipriešinimo grandinę. Normalus elementas Latimeras Klarkas susideda iš cinko cinko sulfato, gyvsidabrio ir gyvsidabrio sulfido druskos (Hg 2 SO 4) tirpale. Normalus elementas Flemingas, vario-cinko, su tam tikro, visada pastovaus tankio vario sulfato ir cinko sulfato tirpalais. Normalus elementas Londono pašto ir telegrafo biuras, vario-cinko, su cinko sulfato tirpalu ir vario sulfato kristalais su variu labai tinka. Flemingo elemento elektrinę sužadinimo jėgą žr. straipsnio pabaigoje esančioje plokštelėje. Antriniai elementai, arba baterijos, kilę iš antrinių Ritter stulpų (žr. Galvanizmas), kurie išliko be ypatingo dėmesio 50 metų. Ritter kolona, susidedanti iš varinių plokščių, panardintų į kokį nors skystį, po to, kai ją paveikė voltinis stulpelis, poliarizavosi ir po to pati galėjo generuoti srovę, kurios kryptis buvo priešinga pirminei srovei. 1859 m. Plante sukonstravo elementą, sudarytą iš dviejų švino lakštų, susuktų spirale kaip Gare deflagratorius, be tarpusavio metalo kontakto ir panardintą į silpną sieros rūgštį. Vieną švino lakštą jungiant prie anodo (teigiamo poliaus), o kitą - prie baterijos, sudarytos iš mažiausiai 2 nuosekliai sujungtų Bunseno arba Poggendorff elementų katodo ir tokiu būdu perduodant srovę, tekančią skystyje iš švino į šviną, taip sukeliant deguonies atskyrimas ant švino plokštės, sujungtos su anodu, ir vandenilio atskyrimas ant lakšto, prijungto prie katodo. Ant anodo plokštės susidaro švino peroksido sluoksnis, o katodo plokštė visiškai pašalinama nuo oksidų. Dėl plokščių nevienalytiškumo jie sudaro poras, turinčias didelę elektrinę sužadinimo jėgą, suteikdamos srovę priešinga kryptimi nei ankstesnė. Didelė žadinimo jėga, besivystanti antriniame elemente ir nukreipta priešingai pirminės baterijos sužadinimo jėgai, yra priežastis, dėl kurios reikalaujama, kad pastaroji viršytų pirmąją. Du nuosekliai sujungti Poggendorff elementai turi maždaug 4 voltų jaudinimo jėgą, o Plante elemento tik apie 2 1/2. Norint įkrauti 3 ar 4 lygiagrečiai sujungtus Plante elementus (žr. Galvanines baterijas), iš tikrųjų pakaktų ir ankstesnių 2 Poggendorff elementų, tačiau jų veikimas labai lėtai oksiduotų tokį didelį švino paviršių; todėl norint vienu metu įkrauti, pavyzdžiui, 12 lygiagrečiai sujungtų Plante elementų, kelias valandas reikia veikti 3–4 Bunseno elementus, kurių jaudinanti jėga – 6–8 voltai. Įkrauti „Plante“ elementai, sujungti nuosekliai, sukuria 24 voltų elektrinę jaudinančią jėgą ir, pavyzdžiui, gamina daugiau įkaitimo nei įkraunama baterija, tačiau antrinės baterijos poveikis bus trumpesnis. Antrinės baterijos pajudinamas elektros kiekis yra ne didesnis nei per jį iš pirminės baterijos praleidžiamas elektros kiekis, bet, praleidžiamas per išorinius laidininkus esant didesnei įtampai ar potencialų skirtumui, išeikvojamas per trumpesnį laiką. Augaliniai elementai po įvairių praktinių patobulinimų buvo vadinami baterijomis. 1880 m. Faure sugalvojo švino plokštes padengti raudono švino sluoksniu, t. y. paruoštu švino oksidu, kuris, veikiant pirminei srovei, toliau oksiduojamas vienoje plokštelėje ir deoksiduojamas ant kitas. Tačiau raudonojo švino tvirtinimo būdas reikalavo techninių patobulinimų, kuriuos iš esmės sudarė švino tinklelio naudojimas, kuriame tuščios ląstelės užpildomos raudonojo švino ir litro silpnoje sieros rūgštyje bandymu. Fitz-Gerald akumuliatoriuje naudojamos švino oksido plytelės be jokio metalinio pagrindo; Apskritai baterijų sistemų yra labai daug ir čia tik vienos iš geriausių vaizdas (lentelės 8 pav.). Hagen švino grotelės sudarytos iš dviejų vienas prieš kitą nukreiptų iškyšų, kurios neleidžia švino oksido dalelėms iškristi iš rėmo; specialiai pavaizduoti pjūviai išilgai linijų ab Ir CD Pagrindinis brėžinys paaiškina šio rėmo struktūrą. Vienas rėmas užpildytas raudonu švinu, kitas - litarge (žemiausia švino oksidacijos būsena). Nelyginis skaičius, dažniausiai penkios ar septynios, plokščių sujungiamos taip, kaip paaiškinta velniu. 2; pirmuoju atveju 3, antruoju 4 yra padengti litarge. Iš Rusijos technikų Yablochkov ir Khotinsky turėjo naudos iš baterijų dizaino. Šie antriniai elementai, keliantys vieną techninį nepatogumą – labai didelį svorį, sulaukė įvairių techninių pritaikymų, be kita ko, namų elektros apšvietimui tais atvejais, kai tam neįmanoma panaudoti nuolatinės srovės iš dinamo. Vienoje vietoje įkrautas baterijas galima gabenti į kitą. Dabar jie įkraunami ne pirminiais elementais, o dinamomis, laikantis tam tikrų specialių taisyklių (žr. „Dynamos“, „Elektrinis apšvietimas“). Galvaninių baterijų sudėtis. Akumuliatorius susideda iš elementų trimis būdais: 1) nuosekliai sujungti, 2) lygiagrečiai, 3) sujungti iš abiejų ankstesnių. Fig. 1 lentelėje parodytas nuoseklus 3 Danielių elementų sujungimas: pirmosios poros cinkas, skaičiuojant iš dešinės, varine juosta sujungtas su antrosios poros variu, antrosios poros cinkas su trečiosios. Laisvasis pirmosios poros vario galas yra anodas arba teigiamas akumuliatoriaus gnybtas; laisvasis trečiosios poros galas yra katodas arba neigiamas akumuliatoriaus gnybtas. Norint tuos pačius elementus sujungti lygiagrečiai, visi cinkai turi būti sujungti vienas su kitu metalinėmis juostomis, o visi vario lakštai juostomis arba laidais sujungti į vieną visumą, atskirtą nuo cinko; sudėtingas cinko paviršius bus katodas, sudėtingas vario paviršius bus anodas. Tokios baterijos veikimas yra toks pat, kaip ir vieno elemento, kurio paviršiaus plotas būtų tris kartus didesnis nei vieno baterijos elemento. Galiausiai, trečiasis prijungimo būdas gali būti taikomas mažiausiai 4 elementams. Sujungus juos du lygiagrečiai, gauname du sudėtingus anodus ir tuos pačius du katodus; Sujungus pirmąjį kompleksinį anodą su antruoju kompleksiniu katodu, gauname dviejų elementų bateriją su dvigubu paviršiumi. Po velnių. 3 tekstuose pavaizduoti du skirtingi kompleksiniai junginiai iš 8 elementų, kurių kiekvienas pavaizduotas dviem koncentriniais žiedais, atskirtais juodais tarpais. Nesigilindami į smulkmenas, pastebime, kad savo išvaizda šių baterijų sudarymo būdas skiriasi nuo ką tik aprašytųjų. (I) 4 elementai yra sujungti nuosekliai, bet viename gale du išoriniai cinkai yra sujungti metaline juostele KK, o priešingoje pusėje dvi išorinės varinės plokštės yra sujungtos plokšte AA, kuris yra anodas, tuo tarpu QC -
sudėtingos baterijos katodas, atitinkantis 4 nuosekliai sujungtus dvigubo paviršiaus elementus. 3 (II) brėžinyje parodytas akumuliatorius, atitinkantis du nuosekliai sujungtus keturgubo paviršiaus elementus. Atvejai, kai reikia tam tikru būdu sudarytų baterijų, visiškai išaiškinami pagal Ohmo formulę (galvaninę srovę), atsižvelgiant į iš jos kylančią taisyklę, kad norint gauti geriausią poveikį bet kuriam laidininkui su tam tikru galvaninių elementų skaičiumi, iš jų reikia sukomponuoti bateriją taip, kad jos viduje varža būtų lygi išorinio laidininko varžai arba bent kuo arčiau jos. Prie to taip pat turime pridurti, kad nuosekliai prijungus, vidinė varža didėja proporcingai sujungtų porų skaičiui, o lygiagrečiai, priešingai, varža mažėja proporcingai šiam skaičiui. Todėl telegrafo linijose, kurios pasižymi dideliu atsparumu galvaninei srovei, baterijos susideda iš nuosekliai sujungtų elementų; chirurginėse operacijose (galvanokaustikoje) reikalinga lygiagrečiai sujungtų elementų baterija. Pavaizduotas pragare. 3 (I) akumuliatorius yra geriausias 8 elementų derinys, veikiantis išorinę varžą, kuri yra dvigubai didesnė už vieno elemento vidinę varžą. Jei išorinis pasipriešinimas buvo keturis kartus mažesnis nei pirmuoju atveju, tada akumuliatoriui turėtų būti suteikta pragaro išvaizda. 3 (II). Tai išplaukia iš skaičiavimų naudojant Ohmo formulę. [Apie elementus ir baterijas žr. Niodet darbą (D. Golovo vertimas į rusų kalbą - „Elektros elementai“ 1891); mažiau išsamiai: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. Straipsniai žurnale "Elektra", 1891 ir 1892] Galvaninių elementų palyginimas tarp savęs. Su tuo susijusios pastabos iš dalies buvo pateiktos elementų aprašyme. Galvaninio elemento privalumas matuojamas jo sukuriamos srovės stiprumu ir jo veikimo trukme, ty pirmojo kiekio sandauga nuo kito. Jei imsime amperą kaip srovės vienetą (žr. Galvaninė srovė), o valandą kaip laiko vienetą, tada galvaninio elemento našumą galime išmatuoti ampervalandėmis. Pavyzdžiui, akumuliatoriai, priklausomai nuo dydžio, gali užtikrinti nuo 40 iki 90 ampervalandžių. Elektros srovės atliekamo darbo, atitinkančio vadinamojo garo arklio vienos valandos darbui, matavimo metodus žr. Darbas, Elektros srovės energija.
Šiandien galvaniniai elementai yra vienas iš labiausiai paplitusių cheminių elementų Nepaisant jų trūkumų, jie aktyviai naudojami elektrotechnikoje ir nuolat tobulinami.
Veikimo principas
Paprasčiausias galvaninio elemento veikimo pavyzdys atrodo taip. Dvi lėkštės panardinamos į stiklinį indelį su vandeniniu sieros rūgšties tirpalu: viena – vario, kita – cinko. Jie tampa teigiamais ir neigiamais elemento poliais. Jei šie poliai yra sujungti laidininku, tai elemento viduje srovė tekės iš cinko plokštės, kuri turi neigiamą krūvį, į varinę plokštę, kuri yra teigiamai įkrauta. Išorinėje grandinėje įkrautų dalelių judėjimas vyks priešinga kryptimi.
Srovės įtakoje vandenilio jonai ir rūgštinė sieros rūgšties liekana judės skirtingomis kryptimis. Vandenilis atiduos savo krūvius vario plokštei, o rūgšties liekana atiduos savo krūvius cinko plokštei. Tai išlaikys įtampą elemento gnybtuose. Tuo pačiu metu ant varinės plokštės paviršiaus nusės vandenilio burbuliukai, kurie susilpnins galvaninio elemento veikimą. Vandenilis kartu su plokštės metalu sukuria papildomą įtampą, kuri vadinama poliarizacijos elektrovaros jėga. Šio EML įkrovimo kryptis yra priešinga galvaninio elemento EML įkrovimo krypčiai. Patys burbuliukai sukuria papildomą elemento pasipriešinimą.
Elementas, į kurį žiūrėjome, yra klasikinis pavyzdys. Realiai tokie galvaniniai elementai tiesiog nenaudojami dėl didelės poliarizacijos. Kad taip neatsitiktų, gaminant elementus į jų sudėtį įvedama speciali medžiaga, sugerianti vandenilio atomus, vadinama depoliarizatoriumi. Paprastai tai yra deguonies arba chloro turintys preparatai.
Šiuolaikinių galvaninių elementų privalumai ir trūkumai
Šiuolaikiniai galvaniniai elementai gaminami iš įvairių medžiagų. Labiausiai paplitęs ir pažįstamas tipas yra anglies-cinko elementai, naudojami AA baterijose. Jų pranašumai yra santykinis pigumas, o trūkumai - trumpas galiojimo laikas ir maža galia.
Patogesnis variantas yra šarminiai galvaniniai elementai. Jie taip pat vadinami manganu-cinku. Čia elektrolitas yra ne sausa medžiaga, tokia kaip anglis, o šarminis tirpalas. Išsikrovę tokie elementai praktiškai neišskiria dujų, todėl jie gali būti hermetiškai uždaryti. Tokių elementų galiojimo laikas yra ilgesnis nei anglies-cinko elementų.
Gyvsidabrio elementai yra panašūs į šarminius elementus. Čia naudojamas gyvsidabrio oksidas. Tokie srovės šaltiniai naudojami, pavyzdžiui, medicinos įrangai. Jų privalumai – atsparumas aukštai temperatūrai (iki +50, o kai kuriuose modeliuose iki +70 ˚С), stabili įtampa, didelis mechaninis stiprumas. Trūkumas yra toksiškos gyvsidabrio savybės, dėl kurių panaudotus elementus reikia tvarkyti labai atsargiai ir siųsti perdirbti.
Kai kuriose ląstelėse katodams gaminti naudojamas sidabro oksidas, tačiau dėl brangaus metalo jų naudojimas ekonomiškai neapsimoka. Ląstelės su ličio anodais yra dažnesnės. Jie taip pat yra brangūs, tačiau turi aukščiausią įtampą tarp visų svarstomų galvaninių elementų tipų.
Kitas galvaninių elementų tipas yra koncentracijos galvaniniai elementai. Juose dalelių judėjimo procesas gali vykti su jonų pernešimu arba be jo. Pirmasis tipas – tai elementas, kuriame skirtingose koncentracijose panardinami du vienodi elektrodai, atskirti pusiau pralaidžia pertvara. Tokiuose elementuose EML atsiranda dėl to, kad jonai perkeliami į mažesnės koncentracijos tirpalą. Antrojo tipo elementuose elektrodai yra pagaminti iš skirtingų metalų, o koncentracija yra išlyginta dėl cheminių procesų, vykstančių kiekviename iš elektrodų. šie elementai yra aukštesni nei pirmojo tipo.
