Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Аккумуляторы




ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

Если процессы окисления и восстановления пространственно разделить, то любую окислительно-восстановительную реакцию можно использовать для получения электрической энергии. Устройства, которые позволяют энергию химической реакции преобразовать в электрическую, называют химическимиисточниками тока.

Любой гальванический элемент может в принципе служить источником тока, т.к. позволяет энергию химической реакции преобразовать в электрическую. Но лишь немногие из них удовлетворяют требованиям, делающим возможным их техническое использование.

Все химические источники тока подразделяют на первичные и вторичные. Первичные – это такие источники, которые после полного разряжения становятся не пригодными для дальнейшего использования. Вторичные – аккумуляторы – это такие источники тока, которые являются обратимыми гальваническими элементами многоразового действия. При пропускании через них электрического тока (зарядке) они накапливают химическую энергию, которую потом при их работе (разрядке) отдают потребителю в виде электрической энергии.

Первичные источники тока называют элементами. Элемент представляет собой стаканчик из металла, служащего анодом, заполненный электролитом, насыщенным до студнеобразного состояния крахмалом, в электролит вставлен угольный стержень, который играет роль токоотвода.

В основе некоторых сухих батарей лежит схема элемента Лекланше:

Zn|NH4Cl|MnO2.

Цинк является анодом, активным веществом катода служит оксид марганца (IV), в который запрессован угольный стержень, который играет роль токоотвода. Батарея работает за счет протекающей в ней реакции:

Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = Zn(NH3)2Cl2 + 2MnO(OH), ЭДС = 1,5 В.

Из аккумуляторов наиболее распространены два вида: кислотный (свинцовый) и щелочные.

В свинцовом аккумуляторе анод состоит из свинца и представляет собой систему перфорированных пластин, заполненных губчатым свинцом, катод – из диоксида свинца, впрессованного в свинцовые решетки. Электролитом служит раствор H2SO4 (32–39 %), в котором PbSO4 и PbO2 малорастворимы.

Схему аккумулятора можно изобразить так:

Pb|H2SO4|PbO2, ЭДС = 2 В.

Анодный процесс работающего аккумулятора: Pb + SO42- – 2ē = PbSO4,

катодный процесс: PbO2 + 4H+ + SO42- + 2ē = PbSO4 + 2H2O.

Таким образом, в свинцовом аккумуляторе осуществляется реакция:

Pb + 2H2SO4 + PbO2 = 2PbSO4 + 2H2O.

В процессе работы аккумулятора концентрация кислоты падает, а следовательно, падает и ЭДС. Когда ЭДС достигает 1,85 В, аккумулятор считается разрядившимся. При более низкой ЭДС пластины покрываются тонким слоем PbSO4 и аккумулятор разряжается необратимо. Во избежание этого аккумулятор периодически подзаряжают. При зарядке аккумулятора протекает обратная реакция. Благодаря большому перенапряжению водорода на свинце катодный процесс сводится к восстановлению катионов свинца, и только после окончания этого процесса выделяется водород и одновременно на аноде выделяется кислород. Начавшийся электролиз воды сопровождается резким повышением напряжений на зажимах и свидетельствует об окончании зарядки аккумулятора.

В качестве примера щелочных аккумуляторов рассмотрим никель-кадмиевый щелочной аккумулятор.

В заряженном щелочном никель-кадмиевом аккумуляторе отрицательным электродом (анодом) служит губчатый кадмий, активным веществом положительного электрода – никель, окруженный оксидом никеля (III), в качестве электролита – 30%-й раствор KOH:

Cd|KOH||Ni2O3|Ni

При работе аккумулятора на аноде происходит окисление кадмия, а на катоде – восстановление оксида никеля (III), суммарный процесс выражается реакцией:

Cd + Ni2O3 +3H2O = Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2

Разрядка аккумулятора происходит при напряжении около 1,3 В, по достижении 1,0 В ее прекращают. Данный элемент широко используется благодаря его малому весу, большому сроку службы и простоте ухода.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2013-12-12; Просмотров: 308; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.