Lai sastādītu galvaniskā elementa diagrammu, ir jāsaprot tā darbības princips, konstrukcijas īpatnības.
Patērētāji reti pievērš uzmanību akumulatoriem un akumulatoriem, savukārt šie barošanas avoti ir vispieprasītākie.
Ķīmiskās strāvas avoti
Kas ir galvaniskais elements? Tās ķēde ir balstīta uz elektrolītu. Ierīce ietver nelielu konteineru, kurā atrodas elektrolīts, ko adsorbē separatora materiāls. Turklāt divu galvanisko elementu shēma paredz katoda un anoda klātbūtni. Kā sauc šādu galvanisko elementu? Shēma, kas savieno divus metālus kopā, liecina par redoksreakciju.
Vienkāršākais galvaniskais elements
Tas nozīmē, ka ir divas plāksnes vai stieņi, kas izgatavoti no dažādiem metāliem un ir iegremdēti spēcīgā elektrolīta šķīdumā. Šīs galvaniskās šūnas darbības laikā uz anoda tiek veikts oksidācijas process, kas saistīts ar elektronu atgriešanos.
Pie katoda - atveseļošanās, pavadībānegatīvo daļiņu pieņemšana. No reducētāja caur ārējo ķēdi notiek elektronu pārnešana uz oksidētāju.
Galvaniskā elementa piemērs
Lai izgatavotu galvanisko elementu elektroniskās shēmas, ir jāzina to standarta elektrodu potenciāla vērtība. Analizēsim vara-cinka galvaniskās šūnas variantu, kas darbojas, pamatojoties uz enerģiju, kas izdalās vara sulfāta mijiedarbības laikā ar cinku.
Šo galvanisko elementu, kura shēma tiks sniegta tālāk, sauc par Jacobi-Daniel elementu. Tajā ietilpst vara plāksne, kas ir iegremdēta vara sulfāta šķīdumā (vara elektrods), un tā sastāv arī no cinka plāksnes, kas atrodas tās sulfāta šķīdumā (cinka elektrods). Šķīdumi saskaras viens ar otru, bet, lai novērstu to sajaukšanos, elements izmanto starpsienu no poraina materiāla.
Darbības princips
Kā darbojas galvaniskais elements, kura ķēde ir Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Tās darbības laikā, kad elektriskā ķēde ir aizvērta, notiek metāliskā cinka oksidēšanās process.
Uz tās saskares virsmas ar sāls šķīdumu tiek novērota atomu pārvēršanās Zn2+ katjonos. Procesu pavada "brīvo" elektronu atbrīvošanās, kas pārvietojas pa ārējo ķēdi.
Reakciju, kas notiek uz cinka elektroda, var attēlot šādi:
Zn=Zn2+ + 2e-
Atveseļošanāsmetāla katjonus veic uz vara elektroda. Negatīvās daļiņas, kas šeit nonāk no cinka elektroda, savienojas ar vara katjoniem, nogulsnējot tās metāla formā. Šis process ir šāds:
Cu2+ + 2e-=Cu
Ja pievienojam abas iepriekš apspriestās reakcijas, mēs iegūstam kopējo vienādojumu, kas apraksta cinka-vara galvaniskā elementa darbību.
Cinka elektrods darbojas kā anods, varš kalpo kā katods. Mūsdienu galvaniskajiem elementiem un akumulatoriem ir nepieciešams izmantot vienu elektrolīta šķīdumu, kas paplašina to pielietojuma jomu, padara to darbību ērtāku un ērtāku.
Galvanisko elementu šķirnes
Visizplatītākie ir oglekļa-cinka elementi. Tie izmanto pasīvo oglekļa strāvas savācēju, kas saskaras ar anodu, kas ir mangāna oksīds (4). Elektrolīts ir amonija hlorīds, kas tiek uzklāts kā pasta.
Tas neizplatās, tāpēc pašu galvanisko elementu sauc par sausu. Tās iezīme ir spēja “atkopties” darbības laikā, kas pozitīvi ietekmē to darbības perioda ilgumu. Šādiem galvaniskajiem elementiem ir zemas izmaksas, bet zema jauda. Kad temperatūra pazeminās, tie samazina savu efektivitāti, un, kad tā paaugstinās, elektrolīts pakāpeniski izžūst.
Sārma elementi ietver sārma šķīduma izmantošanu, tāpēc tiem ir diezgan daudzpieteikumi.
Litija elementos aktīvs metāls darbojas kā anods, kas pozitīvi ietekmē kalpošanas laiku. Litijam ir negatīvs elektrodu potenciāls, tāpēc ar maziem izmēriem šādiem elementiem ir maksimālais nominālais spriegums. Starp šādu sistēmu trūkumiem ir augstā cena. Litija barošanas avotu atvēršana ir sprādzienbīstama.
Secinājums
Jebkura galvaniskā elementa darbības princips ir balstīts uz redoksprocesiem, kas notiek katodā un anodā. Atkarībā no izmantotā metāla, izvēlētā elektrolīta šķīduma, mainās elementa kalpošanas laiks, kā arī nominālā sprieguma vērtība. Šobrīd pieprasīti ir litija, kadmija galvaniskie elementi, kuriem ir diezgan ilgs kalpošanas laiks.
