Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Поиск репетиторов
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий


Химические источники тока

Химические источники тока, устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счёт прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые химические источники тока созданы в 19 в. (Вольтов столб, 1800; элемент Даниела — Якоби, 1836; Лекланше элемент, 1865, и др.). До 60-х гг. 19 в. химические источники тока были единственными источниками электроэнергии для питания электрических приборов и для лабораторных исследований. Основу химических источников тока составляют два электрода (один — содержащий окислитель, другой — восстановитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила (эдс), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на отрицательном электроде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи (создавая разрядный ток) к положительному электроду, где участвуют в реакции восстановления окислителя.

  В зависимости от эксплуатационных особенностей и от электрохимической системы (совокупности реагентов и электролита) химические источники тока делятся на гальванические элементы (обычно называются просто элементами), которые, как правило, после израсходования реагентов (после разрядки) становятся неработоспособными, и аккумуляторы, в которых реагенты регенерируются при зарядке — пропускании тока от внешнего источника (см. Зарядное устройство). Такое деление условно, т.к. некоторые элементы могут быть частично заряжены. К важным и перспективным химическим источникам тока относятся топливные элементы (электрохимические генераторы), способные длительно непрерывно работать за счёт постоянного подвода к электродам новых порций реагентов и отвода продуктов реакции. Конструкция резервных химических источников тока позволяет сохранять их в неактивном состоянии 10—15 лет (см. также Источники тока).

  С начала 20 в. производство химических источников тока непрерывно расширяется в связи с развитием автомобильного транспорта, электротехники, растущим использованием радиоэлектронной и др. аппаратуры с автономным питанием. Промышленность выпускает химические источники тока, в которых преимущественно используются окислители PbO2, NiOOH, MnO2 и др., восстановителями служат Pb, Cd. Zn и др. металлы, а электролитами — водные растворы щелочей, кислот или солей (см., например, Свинцовый аккумулятор).

  Основные характеристики ряда химических источников тока приведены в табл. Лучшие характеристики имеют разрабатываемые химические источники тока на основе более активных электрохимических систем. Так, в неводных электролитах (органических растворителях, расплавах солей или твёрдых соединениях с ионной проводимостью) в качестве восстановителей можно применять щелочные металлы (см. также Расплавные источники тока). Топливные элементы позволяют использовать энергоёмкие жидкие или газообразные реагенты.

 

  Лит.: Дасоян М. А., Химические источники тока, 2 изд., Л., 1969: Романов В. В., Хашев Ю. М., Химические источники тока, М., 1968; Орлов В. А., Малогабаритные источники тока, 2 изд., М., 1970; Вайнел Д. В., Аккумуляторные батареи, пер. с англ., 4 изд., М. — Л., 1960; The Primary Battery, ed. G. W. Heise, N. C. Cahoon, v. 1, N. Y. — L., 1971.

  В. С. Багоцкий.

 

Характеристики химических источников тока

Тип источника тока

Состоя-

ние разра-

ботки*

Электрохи-

мическая
 система

Разряд-
ное напря-
жение, в

Удельная энергия, вт·ч/кг

Удельная мощность, вт/кг

Другие показатели

Номи-

нальная

Макси-

мальная

 

Гальванические элементы

Сохранность, годы

Марганцевые солевые

А

(+) MnO2  |  NH4Cl, ZnCl2

| Zn(-)

1,5-1,0

20-60

2-5

20

1-3

Марганцевые щелочные

А

(+)MnO2| KOH

| Nn(-)

1,5-1,1

60-90

5

20

1-3

Ртутно-цинковые

А

(+)HgO | KOH

 |  Zn

1,3-1,1

110-120

2-5

10

3-5

Литиевые неводные

Б

(+) (C) | SOCl2,

LiAlCl4 | Li(-)

3,2-2,6

300-450

10-20

50

1-5

Аккумуляторы

Срок службы, циклы

Свинцовые кислотные

А

(+)PbO2 |

H2SO4 | Pb(-)   

2,0-1,8

25-40

4

100

300

Кадмиево- и железо-никелевые щелочные

А

(+)NiOOH |

KOH | Cd,

Fe(-)

1,3-1,0

25-35

4

100

2000

Серебряно-цинковые

А

(+)Ag2O AgO |

KOH | Zn(-)

1,7-1,4

100-120

10-30

600

100

Никель-цинковые

Б

(+)NiOOH |

KOH | Zn(-)

1,6-1,4

60

5-10

200

100-300

Никель-водородные

Б

(+)NiOOH | KOH |

H2(Ni) (-)

1,3-1,1

60

10

40

1000

Цинк-воздушные

В

(+)O2(C) |

KOH | Zn(-)

1,2-1,0

100

5

20

(100)

Серно-натриевые

В

(+)SnaO

9Al2O3| Na(-)

2,0-1,8

200

50

200

(1000)

Топливные элементы

Ресурс работы, ч

Водородно-кислородные

Б

(+)O2(C,Ag) |

KOH |

H2(Ni)(-)

0,9-0,8

30-60

1000-5000

Гидразино-кислородные

Б

(+)O2(C,Ag) |

KOH | N2H4(Ni)(-)

0,9-0,8

30-60

1000-2000

* A — серийное производство, Б — опытное производство, В — в стадии разработки (характеристики ожидаемые).

  Примечание. Характеристики (особенно удельная мощность) ориентировочные, так как данные разных фирм и разных авторов не совпадают.


___

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн