مصادر الحالية الكيميائية. أنواع من المصادر الحالية الكيميائية وجهاز

المصادر الحالية والكيميائية (مختصر HIT) - التكيف، والتي يتم تحويل الطاقة من رد فعل الأكسدة إلى طاقة كهربائية. من الأسماء الأخرى - وهو الكهروكيميائية خلية، خلية كلفاني ، وهي خلية كهروكيميائية. مبدأ عملها هو: تفاعل الكواشف اثنين يسبب تفاعل كيميائي مع تخصيص قوة التيار الكهربائي المستمر. في آخر عملية مصدر توليد التيار الكهربائي يحدث مخطط متعدد المراحل. صدر لأول مرة الطاقة الحرارية، ثم يتم تحويله إلى الميكانيكية وبعد ذلك فقط إلى طاقة كهربائية. يتم الحصول على عملية مرحلة واحدة، أي الكهرباء مباشرة، تجاوز الخطوات لتوفير الحرارية و- ميزة HIT الطاقات الميكانيكية.

قصة

كيف مصدر في الوقت الراهن الأول؟ مصادر الكيميائية كانت تسمى خلايا كلفاني بعد عالم إيطالي من القرن الثامن عشر - لويجي جالفاني. وكان الطبيب، التشريح، الفيزيولوجيا والفيزياء. كان واحدا من مجالات أبحاثه لدراسة ردود الفعل من الحيوانات لمختلف التأثيرات الخارجية. تم فتح طريقة كيميائية لإنتاج الكهرباء جالفاني عن طريق الخطأ، أثناء واحدة من تجاربه على الضفادع. كان متصلا وترا حساسا في أرجل الضفادع اثنين من لوحات معدنية. عندما يكون هذا حدث تقلص العضلات. كان تفسيره الخاص لهذه الظاهرة من جالفاني الخطأ. لكن نتائج تجاربه والملاحظات ساعدت مواطنه أليساندرو فولتا في دراسات لاحقة.

شرح فولتا في عمله نظرية حدوث تيار كهربائي من خلال تفاعل كيميائي بين اثنين من المعادن في اتصال مع الأنسجة العضلية من الضفادع. بدا أول مصدر في الوقت الراهن الكيميائية مثل وعاء مع الماء المالح، مع لوحات منغمسين فيه من الزنك والنحاس.

في نطاق صناعي بدأ CCS إلى أن يتم إنتاجها في النصف الثاني من القرن التاسع عشر، وذلك بفضل الفرنسي Leklanshe الذي اخترع خلايا المنغنيز والزنك الأولية مع بالكهرباء الملح، واسمه من بعده. بعد بضع سنوات، وهذا قد تحسنت خلية كهروكيميائية لغيره من العلماء وهي مصادر الكيميائية الأساسية الوحيدة من الكهرباء قبل عام 1940.

تصميم وتشغيل HIT

ويشمل الكيميائي جهاز مصدر في الوقت الراهن قطبين (الموصلات من النوع الأول) وبالكهرباء التدخل (موصل من النوع الثاني، أو موصل أيون). على حدود الإمكانات الإلكترونية ينشأ بينهما. القطب الذي يتأكسد دعا وكيل والحد من الأنود، واحد الذي الانتعاش أكسدة - الكاثود. جنبا إلى جنب مع بالكهرباء، فإنها تشكل نظام الكهروكيميائية.

النتيجة الحتمية للتفاعل الأكسدة بين الأقطاب هو حدوث تيار كهربائي. خلال هذا التفاعل، يتأكسد وكيل الحد وأكسدة يعطي الإلكترونات التي يقبل عليها، ونظرا لهذا استعادتها. وجود بالكهرباء بين الكاثود والأنود هو رد فعل المتطلبات المسبقة. إذا لمجرد مزيج معا مساحيق اثنين من المعادن المختلفة، لا التفريغ الكهربائي لا يحدث، وسوف يتم الافراج عن الطاقة في شكل حرارة. مطلوب بالكهرباء لتبسيط عملية نقل الإلكترون. غالبا ما يعمل محلول الملح أو ذوبان نوعيته.

الأقطاب تبدو وكأنها لوحة معدنية أو الشبكة. في الغمر في الكهارل ينشأ فرق الجهد الكهربي بين لهم - الدائرة المفتوحة الجهد. الأنود لديه ميل لتأثير الإلكترونات والقطب السالب - لاعتمادها. على سطحها يبدأ التفاعل الكيميائي. توقفوا عن طريق افتتاح سلسلة، وكذلك عند واحد من الكواشف المستهلكة. كسر يحدث عن طريق إزالة واحدة من الأقطاب الكهربائية أو بالكهرباء.

أنظمة تكوين الكهروكيميائية

مصادر الحالية تستخدم الأكسدة الكيميائية كما أملاح حمض الأكسجين، الأكسجين، الهاليدات، أعلى أكاسيد المعادن مركب nitroorganic ور. D. وكلاء هم فيها المعادن وانخفاض أكاسيد، والهيدروجين، والمركبات الهيدروكربونية الحد. كما الشوارد المستخدمة:

1. المحاليل المائية من الأحماض والقلويات والملح وهلم جرا. D.
2. حلول لامائي مع الموصلية أيون التي تم الحصول عليها عن طريق تذويب الملح في المذيبات العضوية أو غير العضوية.
3. يذوب الملح.
4. مركبات متينة مع شعرية الأيونية، حيث واحدة من أيونات المنقولة.
5. الشوارد المصفوفة. وتقع هذه الحلول السائلة أو يذوب في مسام جسم صلب غير موصل - elektronositelya.
6. الشوارد التبادل الأيوني. هذا الصدد الصلبة مع المجموعات الأيونية ثابتة من نفس العلامة. علامة أخرى من يونان أثناء التنقل. هذه الخاصية تجعل التوصيل من القطب الواحد بالكهرباء.

بطارية كلفاني

تتكون مصادر الحالية الكيميائية من الخلايا الكهروكيميائية - الخلايا. التوتر في واحدة من هذه الخلايا صغير - من 0.5 إلى 4V. تبعا للاحتياجات الخاصة، HIT استخدام بطارية كلفاني، التي تتألف من عدة عناصر مرتبطة بشكل متسلسل. يستخدم أحيانا في موازية أو في اتصال سلسلة موازية من عدة عناصر. في دائرة سلسلة تشمل دائما فقط نفس الخلايا الأولية أو البطاريات. يجب أن لديهم نفس المعلمات: نظام الكهروكيميائية والتصميم وعملية التغيير والحجم. للاتصال موازية من الممكن أن تستخدم عناصر من مختلف الأحجام.

HIT تصنيف

تختلف المصادر الكيميائية في:

• حجم؛
• البناء؛
• الكواشف.
• طبيعة energoobrazuyuschey رد فعل.

هذه المعايير تحدد أداء CCS مناسبة لتطبيق معين.

تصنيف الخلايا الكهروكيميائية على أساس الاختلافات في مبدأ العملية. اعتمادا على هذه الخصائص، والتمييز:

1. مصادر الكيميائية الأساسية - السلع الاستهلاكية. لديهم بعض الكواشف الأسهم التي تستهلك في رد الفعل. بعد هذه الخلية التفريغ الكامل يفقد الكفاءة. في HIT أساسي آخر يسمى الخلايا الجلفانية. سوف المؤمنين استدعاء ببساطة لهم - العنصر. أبسط مثال على مصدر الطاقة الرئيسي - "بطارية" AA.
2. مصادر قابلة للشحن الكيميائية الحالية - بطاريات (وتسمى أيضا الثانوية، HIT عكسها) هي العناصر التي يعاد استخدامها. عن طريق تمرير تيار من الدائرة الخارجية في الاتجاه المعاكس من خلال البطارية بعد تتم تعبئة كاملة التفريغ قضى الكواشف تتراكم مرة أخرى الطاقة الكيميائية (اتهامه). نظرا لإمكانية شحن من جهاز مصدر تيار مستمر خارجي يستخدم لفترة طويلة، وبشكل متقطع لإعادة شحن. ويطلق على عملية توليد الطاقة الكهربائية تصريف المجمع. وتشمل هذه البطاريات ضرب العديد من الأجهزة الإلكترونية (أجهزة الكمبيوتر المحمولة، والهواتف المحمولة وهلم جرا. N.).
3. مصادر الكيميائية الحرارية - الأجهزة للعمل المستمر. وخلال عملها هناك تدفق مستمر من دفعات جديدة من الكواشف وإزالة نواتج التفاعل.
4. وجنبا إلى جنب (polutoplivnyh) الخلايا الكهروكيميائية ديها مخزون من المواد المتفاعلة. يتم تزويد الجهاز الثاني إلى الخارج. حياة الجهاز تعتمد على توريد المتفاعلة الأولى. وتستخدم مصادر الكيميائية جنبا إلى جنب التيار الكهربائي كما البطاريات، إذا كان هناك إمكانية استعادة عهدتهم عن طريق تمرير تيار من مصدر خارجي.
5. HIT إعادة شحنها قابلة للتجديد ميكانيكيا أو كيميائيا. بالنسبة لهم، فمن الممكن أن تحل محل بعد إنفاق كامل تهمة الكواشف على أجزاء جديدة. أي أنها ليست أجهزة مستمرة أيضا، مثل البطاريات التي يعاد شحنها بشكل دوري.

خصائص HIT

الخصائص الرئيسية لمصادر الطاقة الكيميائية ما يلي:

1. فتح دائرة الجهد (OCV أو جهد التفريغ). هذا المعدل يعتمد بالدرجة الأولى على نظام الكهروكيميائية (مزيج من عامل مختزل، عامل مؤكسد وبالكهرباء). أيضا OCV تؤثر على تركيز بالكهرباء، ودرجة التفريغ، ودرجة الحرارة وغيرها. OCV يعتمد على قيمة التيار المار خلال HIT.
2. السلطة.
3. التفريغ الحالية - اعتمادا على مقاومة الدائرة الخارجية.
4. القدرة - الحد الأقصى لمقدار الكهرباء الذي يعطي HIT عندما يتم تفريغها تماما.
5. محتوى الطاقة - الطاقة القصوى حصل في جهاز التفريغ الكامل.
6. خصائص الطاقة. للبطاريات، ويضمن في المقام الأول عدد دورات المسؤول عن تصريف دون خفض الجهد أو تهمة قدرة (الموارد).
7. أداء لدرجات الحرارة.
8. فترة التخزين - أكبر قدر ممكن من الوقت بين تصنيع وأول جهاز التفريغ.
9. خدمة الحياة - الحد الأقصى لتخزين الكلي وحياة العمل. لخلايا الوقود هي فترات مهمة من الخدمة مع عملية مستمرة ومتقطعة.
10. مجموع الطاقة تسليمها لخدمة الحياة بأكملها.
11. القوة الميكانيكية فيما يتعلق الاهتزاز والصدمات، وهلم جرا. N.
12. القدرة على العمل في أي موقف.
13. الموثوقية.
14. سهولة الصيانة.

متطلبات HIT

تصميم الخلايا الكهروكيميائية وينبغي أن توفر بيئة مواتية للتفاعل أكثر كفاءة. وتشمل هذه الشروط:

• منع تسرب الحالي.
• عمل موحد.
• القوة الميكانيكية (بما في ذلك الختم)؛
• الفصل بين المواد المتفاعلة.
• اتصالات جيدة بين الأقطاب والكهارل.
• التفريغ الحالية من منطقة التفاعل إلى الناتج الخارجي بأقل خسائر ممكنة.

مصادر الحالية، يجب الكيميائية تلبية المتطلبات العامة التالية:

• أعلى قيم المعلمات محددة؛
• الحد الأقصى لدرجات الحرارة من عمليات التشغيل.
• أكبر الإجهاد.
• الحد الأدنى لتكاليف وحدة للطاقة؛
• الجهد الاستقرار؛
• تهمة حفظها؛
• الأمن؛
• سهولة الصيانة، ومثالي لا حاجة لذلك.
• الخدمة الطويلة في الحياة.

HIT العملية

والميزة الرئيسية لالخلايا الأولية - لا حاجة لأية صيانة. قبل البدء في استخدام لهم ما يكفي للتحقق من المظهر، والعمر الافتراضي. عند الاتصال من المهم أن نلاحظ أن الاستقطاب والتحقق من سلامة للاتصالات الجهاز. عن مصادر كيميائية معقدة - البطاريات ويطالبون رعاية أكثر خطورة. والغرض من خدمتهم - تمديد الحد الأقصى للحياة. رعاية البطارية:

• الحفاظ على النظافة.
• مراقبة الجهد الدائرة المفتوحة.
• الحفاظ على مستوى المنحل بالكهرباء (لإعادة تعبئة الماء المقطر فقط يمكن استخدامها)؛
• السيطرة على تركيز الكهارل (عن طريق مقياس ثقل السائل النوعي - جهاز بسيط لقياس كثافة السوائل).

خلال عملية الخلايا الكهروكيميائية تحتاج إلى الامتثال لجميع المتطلبات المتعلقة بالاستخدام الآمن للأجهزة الكهربائية.

تصنيف HIT أنظمة الكهروكيميائية

أنواع من المصادر الحالية الكيميائية، اعتمادا على النظام:

• قيادة (حمض)؛
• النيكل والكادميوم والنيكل والحديد والنيكل والزنك.
• المنغنيز والزنك والنحاس والزنك والزئبق والزنك والزنك وكلوريد.
• الفضة والزنك والفضة والكادميوم؛
• الهواء المعدنية؛
• النيكل والهيدروجين والفضة والهيدروجين.
• المنغنيز والمغنيسيوم.
• الليثيوم ور. د.

الاستخدام الحديث للHIT

مصادر الحالية الكيميائية ويستخدم حاليا في:

• مركبة؛
• الأجهزة المحمولة.
• التكنولوجيا العسكرية والفضاء؛
• المعدات العلمية؛
• الطب (أجهزة ضبط نبضات القلب).

الأمثلة المألوفة HIT في المنزل:

• بطاريات (خلايا الجافة)؛
• بطاريات الأجهزة المنزلية المحمولة والإلكترونيات.
• إمدادات الطاقة غير المنقطعة.
• بطاريات السيارات.

خصوصا اعتمدت على نطاق واسع مصادر الكيميائية الليثيوم الكهرباء. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الليثيوم (لي) لديها أعلى كثافة الطاقة هذه. حقيقة أنها تفتخر السلبية المحتملة القطب من كل المعادن الأخرى. بطاريات ليثيوم أيون (LIA) قبل كل القيم الأخرى من CCS والطاقة معينة من العمل الجهد. الآن هم إتقان تدريجيا نطاق جديد - النقل البري. في التطورات العلمية المستقبلية المتعلقة بتحسين بطاريات الليثيوم، وسوف تتحرك في اتجاه التصاميم سامسونج والبطاريات الثقيلة الكبيرة.