Galvanické prvky: princip činnosti a odrůd

Dnes jsou galvanické buňky mezi nejčastější chemikálie zdroje proudu. Navzdory jejich nedostatkům se aktivně využívají v elektrotechnice a neustále se zlepšují.

Princip činnosti

Nejjednodušší příklad provedení galvanické buňky vypadá takto. Ve skleněné nádobě s vodným roztokem kyseliny sírové se ponoří dvě desky: jedna - měď, druhá - zinek. Stávají se pozitivními a negativními póly prvku. Pokud jsou tyto póly spojeny vodičem, nejjednodušší elektrický obvod. Uvnitř buňky proud bude proudit ze zinkové desky, která má záporný náboj, na měděnou desku, která je kladně nabitá. Ve vnějším řetězci bude docházet k pohybu nabitých částic v opačném směru.

Při působení stávajících iontů vodíku a kyselých zbytků kyseliny sírové se budou pohybovat různými směry. Vodík dodá své náboje na měděnou desku a kyselý zbytek - zinek. Takže svorky prvku budou podporovány napětím. Současně se vodní bubliny usadí na povrchu měděné desky, což oslabí působení galvanické buňky. Vodík tvoří společně s kovem desky další napětí, které se nazývá elektromotorická síla polarizace. Směr nabíjení tohoto EMP je protilehlý ke směru nabíjení EMF galvanického článku. Samotné bubliny vytvářejí dodatečný odpor v prvku.

Prvek, který jsme zkoumali, je klasickým příkladem. Ve skutečnosti se takové galvanické články prostě nepoužívají kvůli velké polarizaci. Aby nedocházelo k výrobě prvků, je do jejich složení zavedena speciální látka, která pohlcuje atomy vodíku nazývané depolarizátor. Obvykle se jedná o přípravky obsahující kyslík nebo chlor.

Výhody a nevýhody moderních galvanických článků

Moderní galvanické články jsou vyrobeny z různých materiálů. Nejběžnějším a nejznámějším typem jsou prvky z uhlí a zinku, které se používají v bateriích s prstem. K jejich pluses, můžete se vztahovat relativní levosti, na kon - krátké trvanlivost a nízká spotřeba energie.

Vhodnější volbou jsou alkalické galvanické články. Jsou také nazývány mangan-zinek. Zde elektrolyt není suchá látka, jako je uhlí, ale alkalický roztok. Při vybíjení tyto prvky prakticky nevyzařují plyn, kvůli tomu, co mohou být provedeny hermeticky. Doba skladovatelnosti těchto prvků je vyšší než uhelná a zinková.

Elementy rtuti jsou podobně designové a alkalické. Zde se používá oxid ortuťnatý. Takové proudové zdroje se používají například pro zdravotnické zařízení. Jejich výhody - odolné vůči vysokým teplotám (až do 50, a v některých modelech na 70 ° C?), Stabilní napětí, vysokou mechanickou pevností. Nevýhoda - toxické vlastnosti rtuti, kvůli které musí být výfukové životností prvky zacházet velmi opatrně a předat k recyklaci.

V některých prvcích se k vytvoření katod používá oxid stříbrný, ale vzhledem k vysokým cenám kovu je jejich použití ekonomicky nerentabilní. Více obyčejných prvků s anodami lithia. Mají také vysoké náklady, ale mají největší napětí u všech typů galvanických článků.

Dalším typem galvanických článků je koncentrace galvanických buněk. V nich může proces pohybu částic pokračovat i bez přenosu iontů. První typ je prvek, ve kterém jsou ponořeny dvě identické elektrody roztoky elektrolytů různé koncentrace, které jsou od sebe odděleny polopropustným dělením. V těchto prvcích je emf způsoben skutečností, že ionty jsou přeneseny do roztoku s nižší koncentrací. V prvcích druhého typu jsou elektrody vyrobeny z různých kovů a koncentrace je vyrovnána chemickými procesy, které se vyskytují na každé z elektrod. Elektromotorická síla tyto prvky jsou vyšší než ty prvního typu.