Kemisk strömkälla

En kemisk strömkälla ( förkortning HIT ) är en EMF-källa där energin från kemiska reaktioner som sker i den direkt omvandlas till elektrisk energi.

Skapande historia

Den första kemiska strömkällan uppfanns av den italienske forskaren Alessandro Volta år 1800. Det var "Volta-elementet" - ett kärl med svavelsyra med zink- och kopparplattor nedsänkta i det, med trådströmledningar. Sedan satte vetenskapsmannen ihop ett batteri av dessa element, som senare kallades "voltaisk kolumn" . Denna uppfinning användes senare av andra forskare i deras forskning. Så till exempel, 1802, designade den ryske akademikern V.V. Petrov en voltaisk kolumn med 2100 element för att producera en elektrisk ljusbåge . År 1836 förbättrade den engelske kemisten John Daniel Volta-elementet genom att placera zink- och kopparelektroder i en lösning av svavelsyra . Denna design blev känd som "Daniel-elementet" .

1859 uppfann den franske fysikern Gaston Plante blybatteriet genom att placera en tunn blyplatta rullad till en rulle i svavelsyra. Denna typ av celler används fortfarande i bilbatterier än i dag .

1865 föreslog den franske kemisten J. Leclanchet sin galvaniska cell ( Leclanchet element ), som bestod av en zinkkopp fylld med en vattenlösning av ammoniumklorid eller annat kloridsalt, i vilket ett agglomerat av mangan (IV) oxid MnO 2 var placerad som en depolarisator med carbon down-ledare. En modifiering av denna design används fortfarande i saltbatterier för olika hushållsapparater.

År 1890, i New York , skapar Konrad Hubert , en invandrare från Ryssland, den första elektriska ficklampan . Och redan 1896 började National Carbon -företaget massproduktion av världens första torra element Leklanshe "Columbia".

Den äldsta galvaniska cellen som fortfarande är i drift idag är ett silver-zinkbatteri tillverkat i London 1840. Klockan är kopplad till två sådana seriekopplade batterier och fungerar fortfarande än i dag vid Oxfords Clarendon Laboratory [1] .

Hur det fungerar

Grunden för kemiska strömkällor är två elektroder (en positivt laddad katod som innehåller ett oxidationsmedel och en negativt laddad anod som innehåller ett reduktionsmedel ) i kontakt med elektrolyten . En potentialskillnad etableras mellan elektroderna - en elektromotorisk kraft som motsvarar redoxreaktionens fria energi . Verkan av kemiska strömkällor är baserad på flödet av rymdseparerade processer med en sluten extern krets: reduktionsmedlet oxideras på den negativa anoden, de resulterande fria elektronerna passerar genom den externa kretsen till den positiva katoden, vilket skapar en urladdningsström , där de deltar i oxidationsreduktionsreaktionen. Således går flödet av negativt laddade elektroner längs den externa kretsen från anoden till katoden, det vill säga från den negativa elektroden (den negativa polen för den kemiska strömkällan) till den positiva. Detta motsvarar flödet av elektrisk ström i riktning från den positiva polen till den negativa, eftersom strömriktningen sammanfaller med rörelseriktningen för positiva laddningar i ledaren.

I moderna kemiska strömkällor används:

• som reduktionsmedel (anodmaterial) - bly Pb, kadmium Cd, zink Zn och andra metaller;
• som oxidationsmedel (katodmaterial) - bly(IV)oxid PbO2 , nickelhydroxid NiOOH , mangan(IV)oxid MnO2 och andra;
• som elektrolytlösningar av alkalier , syror eller salter [2] .

Klassificering

Beroende på möjligheten eller omöjligheten av återanvändning delas kemiska strömkällor in i:

• galvaniska celler (primär HIT), som på grund av irreversibiliteten hos de reaktioner som förekommer i dem inte kan laddas om;
• elektriska batterier (sekundär HIT) - laddningsbara galvaniska celler som kan laddas med hjälp av en extern strömkälla ( laddare );
• bränsleceller (elektrokemiska generatorer) - enheter som liknar en galvanisk cell, men som skiljer sig från den genom att ämnena för den elektrokemiska reaktionen matas in i den från utsidan och reaktionsprodukterna avlägsnas från den, vilket gör att den kan fungera kontinuerligt medan tillförsel av reagens tillhandahålls.

Det bör noteras att uppdelningen av celler i galvaniska och ackumulatorer är något godtycklig, eftersom vissa galvaniska celler, såsom alkaliska batterier, kan laddas om, men effektiviteten i denna process är extremt låg.

Beroende på vilken typ av elektrolyt som används delas kemiska strömkällor in i sura (till exempel blybatteri , bly-fluorcell ), alkaliska (till exempel kvicksilver-zinkcell , kvicksilver-kadmiumcell , nickel-zinkbatteri , nickel-kadmiumbatteri ) och salt (till exempel mangan-magnesiumcell , zink-klorbatteri ).

Vissa typer av kemiska strömkällor

Galvaniska celler

En galvanisk cell är en kemisk källa för elektrisk ström uppkallad efter Luigi Galvani . Funktionsprincipen för en galvanisk cell är baserad på interaktionen mellan två metaller genom en elektrolyt, vilket leder till uppkomsten av en elektrisk ström i en sluten krets.

Andra typer:

• Blyfluorescerande element
• Kopparoxid elektrokemisk cell
• Vismut magnesiumelement
• Kvicksilver-vismut-indium element
• Litium krom silver element
• litiumvismutelement
• Litiumkopparoxidcell
• litiumjod blycell
• litiumjodcell
• Litiumtionylkloridcell
• Litiumvanadinoxidcell
• Litiumfluorkopparcell
• litiumsvaveldioxidcell
• Dioxisulfat-kvicksilver element
• Magnesium svavelelement
• blyklorid magnesiumelement
• Klor-silver-magnesium element
• Magnesiumkloridelement
• Jodat-zink element
• Magnesiumperkloratelement
• Magnesium-m-DNB element
• Zink-klor-silver element
• Klorsilverelement
• Brom är ett silverelement
• Jod-silver element
• magnesiumvanadinelement
• kalciumkromatelement

Elektriska ackumulatorer

Ett elektriskt batteri är en återanvändbar kemisk strömkälla (det vill säga, till skillnad från en galvanisk cell, är kemiska reaktioner som direkt omvandlas till elektrisk energi upprepade gånger reversibla). Elektriska batterier används för energilagring och autonom strömförsörjning av olika enheter.

• järn-luft batteri
• Järn-nickel batteri
• Lantanfluorid batteri
• Litiumjärnsulfidbatteri
• Li-ion batteri
• Litium polymer batteri
• Litium fluor batteri
• Litiumkloridbatteri
• litiumsvavelbatteri
• Mangan-tenn element
• Natrium-nickelkloridbatteri
• Natriumsvavelbatteri
• Nickel-kadmium batteri
• Nickelmetallhydridbatteri
• Nickel-zink batteri
• Bly-vätebatteri
• Blybatteri
• Silver kadmium batteri
• Silver-zink ackumulator
• Zink-brom batteri
• Zink-luft batteri
• Zinkkloridbatteri

Bränsleceller

En bränslecell är en elektrokemisk anordning som liknar en galvanisk cell, men skiljer sig från den genom att ämnena för den elektrokemiska reaktionen matas in i den utifrån - i motsats till den begränsade mängden energi som lagras i en galvanisk cell eller batteri.

• Direkt metanolbränslecell .
• Fast oxid bränslecell .
• Alkalisk bränslecell .

Anteckningar

1. ↑ Exhibit 1 - The Clarendon Dry Pile". Oxford Physics Teaching, History Archive. Hämtad 18 januari 2008
2. ↑ I demonstrationsexperiment används ofta fruktköttet av apelsinfrukter, äpplen etc.

Litteratur

• Dasoyan M. A. Kemiska strömkällor. - 2:a uppl. - L. , 1969.
• Romanov VV, Khashev Yu. M. Kemiska strömkällor. - M. , 1968.
• Orlov V. A. Strömkällor av liten storlek. - 2:a uppl. - M. , 1970.
• Vaynel DV Uppladdningsbara batterier. - per. från engelska, 4:e uppl. - M. - L., 1960.
• Det primära batteriet / ed. GW Heise, N.C. Cahoon. - NY - L., 1971. - T. v. ett.

Länkar

• Kemiska aktuella källor - en artikel från Great Soviet Encyclopedia . 
• Om kemiska strömkällor
• Batterier av olika elektrokemiska system
• GOST R IEC 60050-482-2011 . Nuvarande källor är kemiska. Termer och definitioner.