Elektrokemiska celler: principen om åtgärden och variation

Idag galvaniska celler är bland de vanligaste kemiska strömkällor. Trots sina brister, är de ofta används i elektriska och ständigt förbättras.

Principen för drift

Det enklaste exemplet av driften av den elektrokemiska cellen är som följer. I en glasburk med en vattenhaltig svavelsyralösning nedsänktes två plattor: en - koppar, den andra - zink. De är de positiva och negativa polerna i cellen. Om dessa poler för att ansluta ledaren att få en enkel elektrisk krets. Inuti cellen kommer ström att flyta från zinkplatta med en negativ laddning till koppar, positivt laddad. I den yttre kedjan rörelsen hos laddade partiklar kommer att ske i den motsatta riktningen.

Under verkan av en ström av vätejoner och sur rest av svavelsyra kommer att röra sig i olika riktningar. Väte kommer att ge upp sina laddningar kopparplattan och syraresten - zink. Så spänningen kommer att bibehållas på klämmorna hos elementet. Samtidigt på ytan av kopparplattan kommer att lösa vätgasbubblor som kommer att försvaga effekten av den elektrokemiska cellen. Väte skapar tillsammans med metallplattorna ytterligare stress, som kallas en elektromotorisk kraft polarisation. laddnings riktning motsatt riktningen för den elektromotoriska kraften EMF laddning av den elektrokemiska cellen. Bubblor själva skapa ytterligare motståndselement.

Vi anser elementen - Detta är ett klassiskt exempel. I verkligheten har dessa celler helt enkelt inte användas på grund av den höga polarisering. Att den inte förekommer vid tillverkning av element i sin komposition administreras speciella material som upptar väteatomer, som kallas depolarisatorn. Normalt denna droger innehållande syre eller klor.

Fördelar och nackdelar med moderna elektrokemiska celler

Moderna elektrokemiska celler är tillverkade av olika material. Den vanligaste och mest bekanta typ - en zink-kol element som används i de penlight batterier. Dessa fördelar inkluderar relativt låg kostnad, till minus - en liten hållbarhet och låg effekt.

Ett mer bekvämt alternativ - det är alkalisk cell. De kallas också zink mangan. Här, är elektrolyten inte ett torrt material såsom kol, och en alkalisk lösning. Utmatning sådana element väsentligen inte avger gas, varigenom de kan göras lufttät. Hållbarhetstiden för dessa element är högre än zink-kol.

Kvicksilver element med liknande struktur som alkaliska. Det används kvicksilveroxid. Sådana kraftkällor används, t ex för medicinsk utrustning. Deras fördelar - är resistenta mot höga temperaturer (upp till 50, och i vissa modeller för att 70 C?), En stabil spännings, hög mekanisk hållfasthet. Nackdel - de toxiska egenskaper av kvicksilver, på grund av vilka avgaslivselement måste hanteras mycket varsamt och skickas till återvinning.

I några av de element som används för tillverkning av silveroxid katoder, men på grund av den höga kostnaden för metall använder dem ekonomiskt ofördelaktig. Mer gemensamma element med litiumanoder. De har också ett högt värde, men har den största makten av alla ovanstående typer av elektrokemiska celler.

En annan typ av battericeller - en koncentrationscell. De partikel rörelse processen kan fortsätta med överföringen och ingen överföring av joner. Den första typen - är ett element i vilket två identiska elektrod nedsänkt i elektrolytlösningar av olika koncentration åtskilda av ett semipermeabelt membran. I sådana element EMF är beroende på det faktum att jonerna överförs till en lösning med en lägre koncentration. Elementen i den andra typen av elektroder tillverkade av olika metaller, och koncentrationen är i linje genom kemiska processer som uppträder vid var och en av elektroderna. Den elektromotoriska kraften av dessa element är högre än den hos de delar av den första typen.