Galvaniske elementer: handlingsprincippet og sorterne
I dag er de galvaniske celler aleneaf de mest almindelige kemiske kilder. På trods af deres mangler bruges de aktivt i elektroteknik og bliver konstant forbedret.
Princippet om drift
Det enkleste eksempel på en galvaniskelement ser sådan ud I en glasbeholder med en vandig opløsning af svovlsyre nedsænkes to plader: en - kobber, den anden zink. De bliver de positive og negative poler af elementet. Hvis disse poler er forbundet af en leder, opnås det enkleste elektriske kredsløb. Inden i cellen strømmer strømmen fra zinkpladen, som har en negativ ladning, til kobberpladen, som er positivt ladet. I den ydre kæde vil bevægelsen af ladede partikler forekomme i modsat retning.
Under aktionen af nuværende ioner af hydrogen og syreresten af svovlsyre vil bevæge sig i forskellige retninger. Brint vil give sine afgifter til kobberpladen og syrenesten - zink. Så terminalerne af elementet vil blive understøttet af spænding. Samtidig vil brintbobler sætte sig på overfladen af kobberpladen, som vil svække galvanisk celle. Hydrogen skaber en ekstra spænding sammen med pladens metal, som kaldes polarisations elektromotoriske kraft. Ladningsretningen for denne EMF er modsat ladningsretningen for den galvaniske celle EMF. Bobler selv skaber yderligere modstand i elementet.
Det element, der betragtes af os, er en klassikereksempel. I virkeligheden er sådanne galvaniske celler simpelthen ikke brugt på grund af den store polarisering. For at det ikke sker, indføres der i fremstillingen af elementer et særligt stof, der absorberer hydrogenatomer, kaldet depolarisatoren, i deres sammensætning. Som regel er disse præparater indeholdende oxygen eller chlor.
Fordele og ulemper ved moderne galvaniske celler
Moderne galvaniske cellerer lavet af forskellige materialer. Den mest almindelige og velkendte type, - en zink-kul-elementer, der anvendes i lommelygte batterier. Disse fordele omfatter relativt lave omkostninger, til minusser - en lille holdbarhed og lavt strømforbrug.
En mere bekvem løsning er alkaliskgalvaniske celler. De kaldes også manganszink. Her er elektrolytten ikke et tørstof, såsom kul, men en alkalisk opløsning. Udledning af sådanne elementer betyder, at de praktisk talt ikke udsender gas, fordi de kan fremstilles hermetisk. Holdbarheden af sådanne elementer er højere end for kulzink.
Kviksølvelementer ligner i konstruktion tilalkalisk. Kviksølvoxid anvendes her. Sådanne aktuelle kilder anvendes for eksempel til medicinsk udstyr. Deres fordele - modstand mod høje temperaturer (op til +50 og i nogle modeller op til + 70 ° C), stabil spænding, høj mekanisk styrke. Ulempen er kviksølvets giftige egenskaber, hvorfor det er nødvendigt at håndtere meget omhyggeligt med de elementer, der har udarbejdet deres tid og send dem til behandling.
I nogle elementer anvendes sølvoxid tilfremstillingen af katoder, men på grund af de høje omkostninger ved metal er deres anvendelse økonomisk urentabel. Flere almindelige elementer med lithiumanoder. De har også en høj pris, men de har den største spænding blandt alle de typer af galvaniske celler, der overvejes.
En anden type galvaniske celler erkoncentrationsgalvaniske celler. I dem kan processen med partikelbevægelse fortsætte med og uden overførsel af ioner. Den første type er et element, hvori to identiske elektroder nedsænkes i opløsninger af elektrolyt med forskellig koncentration, adskilt af en semipermeabel partition. I sådanne elementer skyldes emf det faktum, at ionerne overføres til en opløsning med en lavere koncentration. I elementerne af den anden type er elektroderne lavet af forskellige metaller, og koncentrationen er udlignet af de kemiske processer, der forekommer på hver af elektroderne. Den elektromotoriske kraft af disse elementer er højere end for elementerne af den første type.
