Მიმდინარე წყაროები, ქიმიური. სახის ქიმიური მიმდინარე წყაროები და მოწყობილობა

მიმდინარე წყაროები , ქიმიური (შემოკლებით HIT) - ადაპტაციის, რომელშიც ენერგეტიკის რედოქს რეაქცია გარდაიქმნება ელექტრო ენერგია. მათი სხვა სახელები - ელექტროქიმიური საკანში, გალვანური საკანში , ელექტროქიმიური საკანში. მათი ოპერაციული პრინციპი ასეთია: ურთიერთქმედების ორი რეაგენტები იწვევს ქიმიური რეაქცია მუდმივი დენის ძალა გამოყოფას. სხვა წყარო პროცესი ელექტროენერგიის მიმდინარე ხდება მრავალსაფეხურიანი სქემა. პირველი გამოვიდა თბოენერგია, მაშინ იგი გადაკეთდა მექანიკური და მხოლოდ ამის შემდეგ შევიდა ელექტროენერგიის. Advantage HIT - ერთსაფეხურიან პროცესი, ანუ ელექტროენერგიის არის მიღებული პირდაპირ, გვერდის ავლით ნაბიჯები უზრუნველყოფს თერმული და მექანიკური მივმართოთ.

ამბავი

როგორ გააკეთეს პირველი არსებული წყარო? ქიმიური წყაროები დაიბარეს გალვანური ელემენტების შემდეგ იტალიელმა მეცნიერმა მეთვრამეტე საუკუნეში - ლუიჯი Galvani. ის იყო ექიმი, anatomist, ფიზიოლოგი და ფიზიკოსი. ერთ-ერთი მიმართულება მისი კვლევის შესწავლა რეაქცია ცხოველების სხვადასხვა გარე გავლენა. ქიმიური მეთოდი მწარმოებელ ელექტროენერგიის გაიხსნა Galvani შემთხვევით, მისი ერთ-ერთი ექსპერიმენტი frogs. ეს უკავშირდება ნედლეული ნერვის frog ფეხები ორი რკინის ფირფიტები. როდესაც ეს მოხდა კუნთების შეკუმშვის. საკუთარი ახსნა ამ ფენომენს Galvani არასწორი იყო. მაგრამ შედეგი მისი ექსპერიმენტი და შენიშვნები დაეხმარა თავის თანამემამულე ალესანდრო ვოლტა მომდევნო კვლევები.

Volta აუხსნეს მისი მუშაობის თეორია კლების ელექტრო მიმდინარე ქიმიური რეაქცია ორ ლითონები კონტაქტი კუნთოვანი ქსოვილის frog. პირველი ქიმიური მიმდინარე წყარო ჰგავდა კონტეინერი მარილწყალში, ფირფიტები ჩაეფლო მასში თუთია და სპილენძი.

In სამრეწველო მასშტაბის CCS დაიწყო წარმოებული მეორე ნახევარში მეცხრამეტე საუკუნის წყალობით ფრანგმა Leklanshe რომელმაც გამოიგონა პირველადი მანგანუმის-თუთიის საკნები მარილი ელექტროლიტური, მის სახელს ატარებს. რამდენიმე წლის შემდეგ, ეს უკვე გაუმჯობესდა ელექტროქიმიური საკანში სხვა მეცნიერები და ერთადერთი პირველადი ქიმიური წყაროების ელექტროენერგიის ადრე, 1940 წელს.

დიზაინი და ოპერაცია HIT

ქიმიური მიმდინარე წყარო აპარატს ორი ელექტროდი (დირიჟორები პირველი სახის) და ჩარევისა ელექტროლიტების (დირიჟორი მეორე სახის, ან ion დირიჟორი). საზღვარზე ელექტრონული პოტენციალი ჩნდება მათ შორის. ელექტროდი, რომელიც შემცირების აგენტი იჟანგება ეწოდება ანოდი, და ერთი, რომლის ოქსიდანტური აღდგენა - კათოდური. ერთად ელექტროლიტური, ისინი წარმოადგენენ ელექტროქიმიური სისტემა.

თანმდევი მოვლენაა რედოქს რეაქცია შორის ელექტროდების არის კლების ელექტრო მიმდინარე. ამ დროს რეაქცია, შემცირების აგენტი იჟანგება და ოქსიდანტური აძლევს ელექტრონები, რომელიც ადასტურებს მათ და იმის გამო, რომ ამ აღდგენილია. თანდასწრებით ელექტროლიტური შორის კათოდური და ანოდი არის წინაპირობა რეაქცია. თუ მხოლოდ აურიეთ ერთად ფხვნილები ორი სხვადასხვა ლითონები, არსებობს ელექტრო დათხოვნა არ მოხდება, ყველა ენერგეტიკული იქნება, როგორც სითბო. ელექტროლიტური საჭიროა გამარტივებაში პროცესში ელექტრონული გადაცემა. ყველაზე ხშირად მოქმედებს მარილი გადაწყვეტა და melt მისი ხარისხი.

ელექტროდების გამოიყურება, როგორც ლითონის ფირფიტა ან ქსელის. მათ immersion ელექტროლიტური ჩნდება ელექტრო პოტენციალი განსხვავება მათ შორის - ღია circuit ძაბვის. ანოდი აქვს ტენდენცია გავლენა ელექტრონები და კათოდური - მათ მიღებას. მათ ზედაპირზე იწყება ქიმიური რეაქცია. მათ შეაჩერეს გახსნის ჯაჭვი, ისევე, როგორც, როდესაც ერთი reactants მოხმარებული. Breaking ხდება მოხსნა ერთი ელექტროდების ან ელექტროლიტური.

შემადგენლობა ელექტროქიმიური სისტემები

მიმდინარე წყაროები ქიმიური oxidants გამოიყენება როგორც ჟანგბადის მჟავას მარილები, ჟანგბადის, ჰალოგენიდებისათვის უმაღლესი რკინის ოქსიდები nitroorganic რთული და ტ. D. შემცირების აგენტები მასში არიან ლითონები და მათი ქვედა ოქსიდები, წყალბადის და ნახშირწყალბადების ნაერთების. როგორც ელექტროლიტები გამოიყენება:

1. წყალხსნარებში მჟავები, ტუტე, მარილი და ასე შემდეგ. D.
2. Nonaqueous გადაწყვეტილებები ion გამტარობის მიღებული დათხოვნის მარილი ორგანული ან არაორგანული გამხსნელებში.
3. მარილი დნება.
4. მყარი ნაერთების იონური მესერი, სადაც ერთ-ერთი მოძრავი იონების.
5. Matrix ელექტროლიტები. ეს სითხე გადაწყვეტილებები ან დნება განლაგებულია pores მყარი არასამთავრობო გამტარ ორგანოს - elektronositelya.
6. იონშემცვლელი ელექტროლიტები. ეს მყარი კავშირი ფიქსირებული იონური ჯგუფების იგივე ნიშანი. კიდევ ერთი ნიშანი იონა ხოლო მობილური. ეს უძრავი ქონება ხდის გამტარობის ელექტროლიტური ერთპოლარული.

გალვანური ელემენტის

ქიმიური მიმდინარე წყაროები შედგება ელექტროქიმიური საკნები - საკნები. დაძაბულობის ერთ-ერთი ამ უჯრედების მცირე - 0.5-დან 4V. დამოკიდებულია საჭიროებებს, HIT გამოიყენოთ გალვანური ელემენტის, რომელიც შედგება რამდენიმე სერიულად დაკავშირებული ელემენტები. იგი ხანდახან გამოიყენება პარალელურად ან სერია პარალელურად დაკავშირებით რამდენიმე ელემენტს. სერია ჩართვა ყოველთვის მოიცავს მხოლოდ იგივე პირველადი ან ელემენტები. მათ უნდა ჰქონდეთ იგივე პარამეტრების: ელექტროქიმიური სისტემა, დიზაინი, პროცესი ვარიაცია და ზომა. პარალელური დაკავშირებით შესაძლებელია გამოიყენოთ ელემენტები სხვადასხვა ზომის.

კლასიფიკაცია HIT

ქიმიური წყაროების განსხვავდება:

• ზომა;
• მშენებლობა;
• რეაგენტები;
• ბუნება energoobrazuyuschey რეაქცია.

ამ პარამეტრების განსაზღვრა შესრულების CCS განკუთვნილია კონკრეტული პროგრამა.

კლასიფიკაცია ელექტროქიმიური უჯრედების საფუძველზე განსხვავებები მუშაობის პრინციპი. დამოკიდებულია ამ თვისებების, გამოიყოს:

1. ძირითადი ქიმიური წყაროები - ერთჯერადი ნივთები. მათ აქვთ გარკვეული საფონდო რეაგენტები, რომელიც მოხმარებული რეაქცია. მას შემდეგ, რაც სრული გამონადენი საკანში კარგავს ეფექტურობას. სხვა პირველადი HIT ეწოდება გალვანური ელემენტების. ერთგული უბრალოდ მოვუწოდებთ მათ - ელემენტს. მარტივი მაგალითია პირველადი ენერგიის წყაროს - "Battery" AA.
2. Rechargeable ქიმიური მიმდინარე წყაროები - ბატარეები (ასევე მოუწოდა საშუალო, შექცევადი HIT) არიან მრავალჯერადი ელემენტები. გავლით მიმდინარე გარე ჩართვა საპირისპირო მიმართულებით მეშვეობით ბატარეა სრული გამონადენი გაატარა reactants რეგენერირებული ერთხელ დაგროვების ქიმიური ენერგია (ბრალდებულნი). იმის გამო, რომ შესაძლებლობა დატენვის გარე მუდმივი მიმდინარე წყაროს მოწყობილობა გამოიყენება დიდი ხნის განმავლობაში, ზედიზედ შეავსებენ. პროცესში გამოიმუშავებს ელექტრო ენერგია ეწოდება აკუმულატორი გამონადენი. ესენია HIT ბატარეები მრავალი ელექტრონული მოწყობილობები (ლაპტოპები, მობილური ტელეფონები და ასე შემდეგ. N.).
3. თერმული ქიმიური წყაროები - მოწყობილობები უწყვეტი action. დროს ოპერაცია არსებობს უწყვეტი ნაკადი ახალი batches of რეაგენტები და მოხსნა რეაქცია პროდუქცია.
4. კომბინირებული (polutoplivnyh) ელექტროქიმიური საკნების მარაგის ერთი reactants. მეორე მოწყობილობა მიეწოდება გარედან. ცხოვრებაში მოწყობილობის დამოკიდებულია მიწოდების პირველი reactant. კომბინირებული ქიმიური წყაროების ელექტრო მიმდინარე გამოიყენება როგორც ბატარეები, თუ არსებობს შესაძლებლობა აღდგენის მათი პასუხისმგებელი გავლით მიმდინარე გარე წყარო.
5. HIT განახლებადი შევსება მექანიკურად ან ქიმიურად. მათთვის, ეს შესაძლებელია ჩანაცვლება მას შემდეგ, რაც სრული პასუხისმგებელი დახარჯული რეაგენტები ახალი ნაწილი. ეს არის ის, რომ ისინი არ არიან უწყვეტი მოწყობილობები, ისევე, როგორც ბატარეები პერიოდულად დამუხტვა.

მახასიათებლები HIT

ძირითადი მახასიათებლები დენის ქიმიური წყაროების მოიცავს:

1. ღია წრიული ძაბვის (OCV ან განმუხტვაში ძაბვის). ეს მაჩვენებელი, პირველ რიგში, დამოკიდებულია ელექტროქიმიური სისტემა (კომბინაცია შემცირების აგენტი, ჟანგვის აგენტი და ელექტროლიტური). ასევე OCV იმოქმედებს ელექტროლიტების კონცენტრაცია, ხარისხი გამონადენი, ტემპერატურის და სხვა. OCV დამოკიდებულია ღირებულება მიმდინარე მიედინება მოხვდა.
2. Power.
3. მოხდის მიმდინარე - დამოკიდებულია გარე წრის წინააღმდეგობა.
4. სიმძლავრე - მაქსიმალური თანხა ელექტროენერგიის რომ აძლევს HIT, როდესაც იგი მთლიანად დაიცალა.
5. ენერგეტიკული შინაარსი - მაქსიმალური ენერგია მიიღო სრული გამონადენი მოწყობილობა.
6. ენერგეტიკის მახასიათებლები. ბატარეები, ეს, პირველ რიგში გარანტირებულ ბრალდებით დაცლის გარეშე ამცირებს ძაბვის ან ბრალდების მოცულობა (რესურსები).
7. ტემპერატურის დიაპაზონი შესრულება.
8. შენახვის ვადა - მაქსიმალური დროის შორის წარმოება და პირველი გამონადენი მოწყობილობა.
9. სამსახურის ვადა - მაქსიმალური საცავის და სამუშაო ცხოვრებაში. საწვავის საკნები მნიშვნელოვანი პერიოდი მომსახურების უწყვეტი და წყვეტილი ოპერაცია.
10. საერთო ენერგეტიკული მიწოდება მთელი ცხოვრების.
11. მექანიკური ძალა მიმართებაში ვიბრაცია, შოკი, და ასე შემდეგ. N.
12. მუშაობის უნარი ნებისმიერ თანამდებობაზე.
13. საიმედოობა.
14. ადვილი შენარჩუნება.

მოთხოვნები HIT

დიზაინი ელექტროქიმიური საკნების უნდა უზრუნველყოს გარემოს ყველაზე ეფექტური რეაქცია. ეს პირობები მოიცავს:

• თავიდან აცილების აქტუალური გაჟონვა;
• ერთიანი მუშაობა;
• მექანიკური ძალა (მათ შორის დალუქვის);
• გამოყოფის reactants;
• კარგი კონტაქტის შორის ელექტროდების და ელექტროლიტების;
• განმუხტვის მიმდინარე რეაქცია ზონაში გარე გამომავალი მინიმალური დანაკარგები.

მიმდინარე წყაროები, ქიმიური, უნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგ ძირითადი მოთხოვნები:

• უმაღლესი ღირებულებების კონკრეტული პარამეტრების მიხედვით;
• მაქსიმალური ტემპერატურის დიაპაზონი ოპერატიულობა;
• დიდი სტრესი;
• მინიმალური ღირებულება ერთეული ენერგია;
• ძაბვის სტაბილურობას;
• დააკისროს შენარჩუნებას;
• უსაფრთხოება;
• განმუხტვის შენარჩუნება და იდეალურად საჭიროება არ არსებობს;
• ხანგრძლივი მომსახურების ცხოვრებაში.

ოპერაცია HIT

მთავარი უპირატესობა პირველადი ელემენტები - არ სჭირდება რაიმე შენარჩუნება. სანამ დაიწყება გამოყენებით მათ საკმარისი, რათა შეამოწმოს გამოჩენა, შელფზე ცხოვრებაში. როდესაც დაკავშირებული მნიშვნელოვანია, რომ დაიცვან პოლარობის და შემოწმება მთლიანობის მოწყობილობის კონტაქტები. უფრო რთული ქიმიური წყაროები - ბატარეები, რომლებიც მოითხოვენ უფრო სერიოზული ზრუნვა. მიზნით მათი მომსახურება - მაქსიმალურად გაგრძელების ცხოვრებაში. ზრუნვა ბატარეის:

• სისუფთავის;
• მონიტორინგის ღია წრიული ძაბვის;
• შენარჩუნების ელექტროლიტური დონეზე (შევსება მხოლოდ გამოხდილი წყალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას);
• კონტროლის ელექტროლიტური კონცენტრაცია (მეშვეობით ჰიდრომეტრის - მარტივი მოწყობილობა, საზომი სითხის სიმკვრივე).

ექსპლუატაციის დროს ელექტროქიმიური საკნები უნდა შეასრულოს ყველა მოთხოვნა, რომელიც ეხება უსაფრთხო გამოყენების ელექტრო ტექნიკით.

HIT კლასიფიკაციის ელექტროქიმიური სისტემები

სახის ქიმიური მიმდინარე წყაროები, დამოკიდებულია სისტემა:

• გამოიწვიოს (მჟავა);
• ნიკელის-კადმიუმის, ნიკელის-რკინის, ნიკელის-თუთიის;
• მანგანუმის-თუთიის, სპილენძის, თუთიის, მერკური, თუთია თუთია, ქლორიდი;
• ვერცხლის თუთია, ვერცხლი და კადმიუმის;
• საჰაერო-metal;
• ნიკელის-წყალბადის და ვერცხლის წყალბადის;
• მანგანუმის მაგნიუმის;
• ლითიუმის და ტ. დ.

თანამედროვე გამოყენების HIT

მიმდინარე წყაროები, ქიმიური იგი ამჟამად გამოიყენება:

• საშუალებები;
• პორტატული მოწყობილობები;
• სამხედრო და სივრცეში ტექნოლოგიები;
• სამეცნიერო მოწყობილობები;
• მედიცინა (სტიმულატორები).

ნაცნობი მაგალითები HIT სახლში:

• ბატარეები (მშრალი უჯრედები);
• ბატარეები პორტატული საყოფაცხოვრებო ტექნიკა და ელექტრონიკა;
• უწყვეტი დენის მიწოდება;
• მანქანის ბატარეები.

განსაკუთრებით ფართოდ მიღებული lithium ქიმიური წყაროების ელექტროენერგია. ეს არის იმის გამო, რომ ლითიუმის (Li) აქვს უმაღლესი ენერგეტიკული სიმკვრივე. ის ფაქტი, რომ იგი ამაყობს უარყოფითი ელექტროდი პოტენციალი ყველა სხვა ლითონები. Lithium-ion ბატარეები (LIA) უსწრებს ყველა სხვა ღირებულებები CCS და კონკრეტული ენერგეტიკის სამუშაო ძაბვის. ახლა ისინი თანდათან დაეუფლონ ახალ სფეროში - ავტოსატრანსპორტო. მომავალში სამეცნიერო მოვლენებს უკავშირდება გაუმჯობესებას ლითიუმის ბატარეები, გადავა მიმართულებით ულტრათხელ დიზაინის და დიდი მძიმე მორიგე ბატარეები.