Galvanický prvek: schéma, princip činnosti, aplikace

Pro sestavení schématu galvanické buňky je nutné pochopit princip jejího působení, vlastnosti struktury.

Spotřebitelé zřídka dbá na baterie a baterie, zatímco tyto zdroje proudu jsou nejvíce poptávané.

Chemické zdroje proudu

Co je to galvanická buňka? Jeho schéma je založeno na elektrolytu. Zařízení obsahuje malý kontejner, kde je elektrolyt umístěn, adsorbován separátorem. Navíc schéma dvou galvanických článků předpokládá přítomnost katody a anody. Jaký je název takové galvanické buňky? Obvod, který spojuje dva kovy dohromady, předpokládá přítomnost oxidační-redukční reakce.

Nejjednodušší galvanická buňka

Zahrnuje přítomnost dvou desek nebo prutů z různých kovů, které jsou ponořeny do roztoku silného elektrolytu. Během provozu této galvanické buňky se provádí oxidační proces na anodě, která je spojena s uvolňováním elektronů.

Na katodě je zotavení spojené s přijetím negativních částic. Při přenosu elektronů podél vnějšího okruhu dochází k přenosu oxidů z redukčního činidla.

Příklad galvanické buňky

Pro sestavení elektronických obvodů galvanických článků je nutné znát hodnotu jejich potenciálu pro standardní elektrodu. Analýza provedení, měď-zinek galvanický článek pracující na základě energie uvolněné při reakci mědi s síranu zinečnatého.

Tato galvanická buňka, jejíž schéma bude uvedeno níže, se nazývá prvek Jacobi-Daniel. Obsahuje měděnou desku, která se ponoří do roztoku síranu měďnatého (měděné elektrody), a skládá se z desky zinku, který se nachází v jeho roztoku síranu zinečnatého (elektrody). Řešení jsou ve vzájemném kontaktu, ale aby se zabránilo jejich smíchání, použije prvek přepážku z porézního materiálu.

Princip činnosti

Jak funguje funkce galvanického článku, jehož obvod má tvar Zn frac12-ZnSO4 frac12-frac12-CuS04 frac12-Cu? Během provozu, když je elektrický okruh uzavřen, dochází k oxidaci kovového zinku.

Na povrchu svého kontaktu s roztokem soli je pozorována konverze atomů na kationty Zn2 +. Proces je doprovázen uvolněním "volných" elektronů, které se pohybují podél vnějšího obvodu.

Reakce probíhající na elektrodě zinku může být znázorněna v následující formě:

Zn = Zn2 + + 2e;

Redukce kovových kationtů se provádí na měděné elektrodě. Záporné částice, které zde pocházejí z elektrody zinku, jsou kombinovány s měděnými kationty a srážejí je ve formě kovu. Tento proces má následující podobu:

Cu2 + + 2e = Cu

Pokud kombinujeme dvě výše popsané reakce, získáme souhrnnou rovnici popisující práci galvanické buňky zinku a mědi.

Zineková elektroda působí jako anoda, měď slouží jako katoda. Moderní elektrochemické články a baterie zahrnovat použití jedné z roztoku elektrolytu, který rozšiřuje oblast působnosti, takže jejich provoz mnohem pohodlnější a pohodlnější.

Odrůdy galvanických buněk

Nejběžnější jsou prvky uhlí a zinku. Používají pasivní uhlíkový kolektorový proud v kontaktu s anodou, což je oxid manganu (4). Elektrolytem je chlorid amonný, používaný v pastovité formě.

Neodšívá se, takže samotný galvanický článek se nazývá suchý. Jeho zvláštností je možnost "zotavení" v průběhu práce, která pozitivně ovlivňuje dobu jejich trvání. Takové galvanické články mají nízkou cenu, ale nízkou spotřebu energie. Když teplota klesá, snižují jejich účinnost a když se zvyšuje, elektrolyt se postupně vysouvá.

Alkalické prvky předpokládají použití alkalického roztoku, takže mají poměrně málo aplikací.

V lithiových článcích působí aktivní kov jako anoda, což má pozitivní vliv na životnost. Lithium je negativní potenciál elektrody, proto u malých rozměrů mají tyto prvky maximální jmenovité napětí. Mezi nedostatky těchto systémů patří vysoká cena. Otevření lithiových zdrojů proudu je explozivní.

Závěr

Princip činnosti libovolné galvanické buňky je založen na procesech oxidace-redukce probíhající na katodě a anodě. V závislosti na použitém kovu, vybraném roztoku elektrolytu se životnost prvku mění, stejně jako hodnota jmenovitého napětí. V současné době jsou poptávka po litiu, kadmiových buňkách, které mají poměrně dlouhou životnost.