Galvanilise elemendi diagrammi koostamiseks on vaja mõista selle toimimise põhimõtet, konstruktsiooni iseärasusi.
Tarbijad pööravad akudele ja akudele harva tähelepanu, samas kui need toiteallikad on kõige nõutumad.
Keemilised vooluallikad
Mis on galvaaniline element? Selle vooluahel põhineb elektrolüüdil. Seade sisaldab väikest mahutit, kus asub separaatori materjaliga adsorbeeritud elektrolüüt. Lisaks eeldab kahe galvaanilise elemendi skeem katoodi ja anoodi olemasolu. Mis on sellise galvaanilise elemendi nimi? Kahe metalli omavahel ühendav skeem viitab redoksreaktsioonile.
Kõige lihtsam galvaaniline element
See eeldab kahe erinevast metallist valmistatud plaadi või varda olemasolu, mis on sukeldatud tugevasse elektrolüüdilahusesse. Selle galvaanilise elemendi töötamise ajal viiakse anoodil läbi oksüdatsiooniprotsess, mis on seotud elektronide tagasitulekuga.
Katoodil - taastumine, millega kaasnebnegatiivsete osakeste vastuvõtmine. Toimub elektronide ülekanne välise ahela kaudu redutseerij alt oksüdeerijasse.
Näide galvaanilise elemendi kohta
Galvaaniliste elementide elektrooniliste vooluringide tegemiseks on vaja teada nende standardse elektroodi potentsiaali väärtust. Analüüsime vask-tsink-galvaanielemendi varianti, mis töötab vasksulfaadi ja tsingi koosmõjul vabaneva energia alusel.
Seda galvaanilist elementi, mille skeem on toodud allpool, nimetatakse Jacobi-Danieli elemendiks. See sisaldab vaskplaati, mis on sukeldatud vasksulfaadi lahusesse (vaskelektrood), ja see koosneb ka tsinkplaadist, mis on selle sulfaadi lahuses (tsinkelektrood). Lahused on omavahel kontaktis, kuid nende segunemise vältimiseks kasutab element poorsest materjalist vaheseina.
Tööpõhimõte
Kuidas funktsioneerib galvaaniline element, mille vooluring on Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Selle töö ajal, kui elektriahel on suletud, toimub metallilise tsingi oksüdatsiooniprotsess.
Soolalahusega kokkupuutepinnal täheldatakse aatomite muutumist Zn2+ katioonideks. Protsessiga kaasneb "vabade" elektronide vabanemine, mis liiguvad mööda välist vooluringi.
Tsinkelektroodil toimuvat reaktsiooni saab kujutada järgmiselt:
Zn=Zn2+ + 2e-
Taastuminemetalli katioonid viiakse läbi vaskelektroodil. Tsinkelektroodilt siia sisenevad negatiivsed osakesed ühinevad vasektioonidega, ladestades need metalli kujul. See protsess on järgmine:
Cu2+ + 2e-=Cu
Kui liidame kaks ülalkirjeldatud reaktsiooni, saame summaarse võrrandi, mis kirjeldab tsink-vask galvaanilise elemendi tööd.
Tsinkelektrood toimib anoodina, vask toimib katoodina. Kaasaegsed galvaanilised elemendid ja akud nõuavad ühe elektrolüüdilahuse kasutamist, mis laiendab nende kasutusala, muudab nende töö mugavamaks ja mugavamaks.
Galvaaniliste elementide erinevad
Kõige levinumad on süsinik-tsinkelemendid. Nad kasutavad passiivset süsinikuvoolukollektorit, mis puutub kokku anoodiga, milleks on mangaanoksiid (4). Elektrolüüdiks on ammooniumkloriid, mida kasutatakse pastana.
See ei levi, seega nimetatakse galvaanielementi ennast kuivaks. Selle eripäraks on võime töötamise ajal "taastada", millel on positiivne mõju nende tööperioodi kestusele. Sellised galvaanilised elemendid on madala hinnaga, kuid väikese võimsusega. Kui temperatuur langeb, vähendavad nad oma efektiivsust ja kui see tõuseb, kuivab elektrolüüt järk-järgult.
Aluselised elemendid hõlmavad leeliselahuse kasutamist, seega on neid üsna paljurakendused.
Liitiumelementides toimib aktiivne metall anoodina, millel on positiivne mõju kasutuseale. Liitiumil on negatiivne elektroodipotentsiaal, seetõttu on sellistel elementidel väikeste mõõtmetega maksimaalne nimipinge. Selliste süsteemide puuduste hulgas on kõrge hind. Liitiumi toiteallikate avamine on plahvatusohtlik.
Järeldus
Iga galvaanilise elemendi tööpõhimõte põhineb katoodil ja anoodil toimuvatel redoksprotsessidel. Olenev alt kasutatavast metallist, valitud elektrolüüdilahusest, elemendi kasutusiga muutub, aga ka nimipinge väärtus. Praegu on nõutud liitium- ja kaadmium-galvaanielemendid, millel on üsna pikk kasutusiga.
