منابع موجود در مواد شیمیایی. انواع منابع موجود در مواد شیمیایی و دستگاه

منابع موجود در مواد شیمیایی (HIT به صورت مختصر) - سازگاری، که در آن انرژی از یک واکنش اکسایش و کاهش به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. نام های دیگر خود را - یک الکتروشیمیایی سلول، سلول گالوانی ، سلول الکتروشیمیایی. اصل عامل آنها این است که موارد زیر است: تعامل دو معرف باعث یک واکنش شیمیایی با برق تخصیص تغذیه جریان ثابت. در سایر فعلی فرآیند منبع تولید برق طرح چند مرحله ای رخ می دهد. برای اولین بار منتشر انرژی حرارتی، سپس آن را به مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل و تنها پس از. مزیت HIT - فرایند یک مرحله، یعنی برق به طور مستقیم به دست آمده، دور زدن مراحل ارائه حرارتی و انرژی مکانیکی.

داستان

چگونه اولین منبع جریان را انجام داد؟ منابع شیمیایی نامیده می شدند سلول های گالوانیکی لوییجی گالوانی - پس از دانشمند ایتالیایی قرن هجدهم. او یک پزشک، آناتومیست، فیزیولوژیست و فیزیکدان بود. یکی از زمینه های پژوهش خود را به مطالعه واکنش های از حیوانات به تأثیرات مختلف خارجی بود. روش شیمیایی تولید برق است گالوانی باز شده است به طور تصادفی، در طول یکی از آزمایشات خود را بر روی قورباغه ها. این است که به یک عصب خام در پاهای قورباغه دو صفحه فلزی متصل است. وقتی این اتفاق افتاد انقباض عضلانی. توضیح خود این پدیده از گالوانی اشتباه بود. اما نتایج آزمایش ها و مشاهدات خود را هموطن خود الساندرو ولتا در مطالعات بعدی کمک کرد.

ولتا نظریه وقوع جریان الکتریکی از طریق یک واکنش شیمیایی بین دو فلز در تماس با بافت عضلانی از قورباغه تشریح در کار خود. اولین منبع جریان شیمیایی شبیه یک ظرف آب نمک، با صفحات غوطه ور در آن از روی و مس.

در مقیاس صنعتی CCS شروع به در نیمه دوم قرن نوزدهم ساخته شوند، به لطف فرانسوی Leklanshe که سلول های منگنز، روی اولیه با الکترولیت نمک، بعد از او نام اختراع شده است. پس از چند سال، این سلول الکتروشیمیایی به سایر دانشمندان قبل از سال 1940 بهبود یافته است و تنها منابع شیمیایی اولیه از برق است.

طراحی و راه اندازی HIT

شیمیایی دستگاه منبع در حال حاضر شامل دو الکترود (هدایت از نوع اول) و الکترولیت مداخله (هادی از نوع دوم، یا هادی یون). در مرز بالقوه الکترونیکی بین آنها ناشی می شود. الکترود که در آن عامل کاهنده است اکسیده به نام آند، و یکی که در آن بهبود اکسیدان - کاتد است. همراه با الکترولیت، آنها یک سیستم الکتروشیمیایی تشکیل می دهند.

یک محصول جانبی از واکنش ردوکس بین دو الکترود از وقوع یک جریان الکتریکی است. در طی این واکنش، عامل کاهنده است اکسیده و اکسیدان می دهد الکترون است که آنها را می پذیرد و با توجه به این احیا می شود. حضور الکترولیت بین کاتد و آند واکنش پیش نیاز است. اگر صرفا با هم پودر از دو فلز مختلف مخلوط، هیچ تخلیه الکتریکی رخ نمی دهد، تمام انرژی خواهد شد به صورت گرما آزاد می شود. الکترولیت مورد نیاز است به ساده کردن فرایند انتقال الکترون. اغلب محلول نمک یا مذاب از کیفیت آن عمل می کند.

این الکترودها مانند صفحه فلزی یا شبکه است. در غوطه وری خود را در الکترولیت ناشی تفاوت پتانسیل الکتریکی بین آنها - ولتاژ مدار باز. آند تمایل به تاثیر الکترون و یک کاتد - به تصویب خود را. در سطح آنها واکنش شیمیایی شروع می شود. آنها با باز کردن از زنجیره و همچنین زمانی که یکی از واکنش دهنده مصرف متوقف شده است. شکستن می گیرد با حذف یکی از الکترودها و یا الکترولیت.

سیستم های ترکیب الکتروشیمیایی

منابع موجود در اکسیدان های شیمیایی به عنوان نمک های اسید اکسیژن، اکسیژن، هلدس، اکسیدهای فلزی بالاتر ترکیب nitroorganic و t. D. عوامل کاهش آن فلزات و اکسیدهای پایین تر، هیدروژن، و ترکیبات هیدروکربن استفاده می شود. به عنوان الکترولیت استفاده می شود:

1. محلول های آبی از اسید، قلیایی، نمک و غیره. D.
2. راه حل های غلیظ با هدایت یونی به دست آمده با حل کردن نمک در حلال های آلی یا غیر آلی.
3. نمک ذوب می شود.
4. ترکیبات جامد با شبکه یونی، در جایی که یکی از یون قابل حمل
5. الکترولیت ماتریس. این راه حل مایع یا ذوب در خلل و فرج از بدن غیر رسانا جامد واقع شده است - elektronositelya.
6. الکترولیت تبادل یونی. این اتصال محکم با گروه های یونی ثابت همان نشانه. نشانه دیگری از یونس در حالی که تلفن همراه است. این ویژگی باعث می شود هدایت تک قطبی الکترولیت.

باتری آبکاری

منابع موجود در مواد شیمیایی از سلول های الکتروشیمیایی تشکیل شده است - سلول. تنش در یکی از این سلول کوچک است - از 0.5 تا 4V. بسته به نوع نیاز، ضربه استفاده از باتری گالوانی شامل چند عنصر سریال متصل می شود. گاهی اوقات در موازات و یا در اتصال سری و موازی عناصر گوناگونی استفاده می شود. در یک مدار سری همیشه تنها شامل سلول های اولیه و یا همان باتری. آنها باید همان پارامترها عبارتند از: سیستم الکتروشیمیایی، طراحی، تنوع روند و اندازه. برای اتصال موازی ممکن است به استفاده از عناصر اندازه های مختلف.

HIT طبقه بندی

منابع شیمیایی متفاوت در:

• اندازه؛
• ساخت و ساز؛
• معرف؛
• واکنش energoobrazuyuschey طبیعت.

این پارامترها عملکرد CCS مناسب برای یک کاربرد خاص را تعریف کنیم.

طبقه بندی سلول های الکتروشیمیایی بر اساس تفاوت در اصل عمل. بسته به این ویژگی ها، تشخیص:

1. منابع شیمیایی اولیه - اقلام یکبار مصرف. آنها یک معرف سهام خاص، که در واکنش مصرف. پس از چنین سلول تخلیه کامل از دست می دهد بهره وری. در HIT اولیه دیگری سلول گالوانیکی نامیده می شود. وفادار به سادگی آنها را پاسخ - این عنصر است. ساده ترین مثال از یک منبع قدرت اولیه - "باتری" AA.
2. قابل شارژ منابع شیمیایی فعلی - باتری (ثانویه، HIT برگشت پذیر نیز نامیده می شود) عناصر قابل استفاده مجدد هستند. با گذراندن یک جریان از مدار خارجی در جهت معکوس از طریق باتری پس از کامل تخلیه صرف رجنتس هستند بازسازی دوباره جمع انرژی شیمیایی (در حال شارژ شدن). با توجه به امکان شارژ از یک دستگاه خارجی منبع جریان ثابت برای مدت زمان طولانی استفاده می شود، به طور متناوب به شارژ. فرایند تولید انرژی الکتریکی است که به نام تخلیه باتری است. این خدمات عبارتند از باتری HIT بسیاری از دستگاه های الکترونیکی (لپ تاپ ها، تلفن های همراه و غیره. N.).
3. منابع شیمیایی حرارتی - دستگاه های عمل مداوم. در طول عمل است یک جریان پیوسته از دسته جدید از معرف و حذف از محصولات واکنش وجود دارد.
4. (به polutoplivnyh) سلول های الکتروشیمیایی ترکیب یک سهام از یکی از واکنش دهنده. دستگاه دوم به خارج تامین می شود. زندگی از دستگاه بستگی به عرضه از واکنش دهنده است. منابع مواد شیمیائی از جریان الکتریکی به عنوان باتری استفاده می شود، اگر امکان بازگرداندن هزینه خود را با عبور جریان از یک منبع خارجی وجود دارد.
5. HIT تجدید پذیر مکانیکی و یا شیمیایی شارژ. برای آنها، این ممکن است به جای پس از شارژ کامل معرف در بخش های جدید به سر برد. این است که، آنها دستگاه های پیوسته نیست نیز، مانند باتری دوره شارژ.

ویژگی های HIT

ویژگی اصلی منابع قدرت شیمیایی عبارتند از:

1. ولتاژ مدار باز (OCV یا یک ولتاژ تخلیه). این نرخ در درجه اول در سیستم الکتروشیمیایی (ترکیبی از یک عامل کاهنده، عامل اکسید کننده و الکترولیت) بستگی دارد. همچنین OCV بر غلظت الکترولیت، درجه تخلیه، درجه حرارت و دیگران است. OCV بستگی به مقدار جریان عبوری از HIT.
2. قدرت.
3. ، جریان تخلیه - بسته به مقاومت مدار خارجی.
4. ظرفیت - حداکثر مقدار برق است که به HIT زمانی که آن را کاملا تخلیه شده است.
5. میزان انرژی - حداکثر انرژی دریافتی در دستگاه تخلیه کامل.
6. ویژگی های انرژی. برای باتری، آن را در درجه اول تعداد چرخه شارژ و دشارژ بدون کاهش ولتاژ یا شارژ ظرفیت (منبع) تضمین شده است.
7. عملکرد محدوده دما.
8. زمان ذخیره سازی - حداکثر مقدار زمان بین تولید و دستگاه تخلیه شود.
9. عمر - حداکثر ذخیره سازی در کل و زندگی کاری. سوخت سلول های دوره مهمی از خدمات با عملیات مداوم و متناوب هستند.
10. کل انرژی برای کل عمر.
11. مقاومت مکانیکی با توجه به لرزش، شوک، و غیره. N.
12. قابلیت کار در هر موقعیت.
13. قابلیت اطمینان.
14. تعمیر و نگهداری آسان.

مورد نیاز برای HIT

طراحی سلول های الکتروشیمیایی باید محیطی منجر به واکنش کارآمد ترین ارائه. این شرایط عبارتند از:

• جلوگیری از نشت فعلی؛
• کار یکنواخت.
• مقاومت مکانیکی (از جمله آب بندی)؛
• جدایی از واکنش دهنده ها؛
• تماس خوب بین دو الکترود و الکترولیت؛
• جریان تخلیه از منطقه واکنش به یک خروجی خارجی با حداقل تلفات.

منابع موجود در مواد شیمیایی باید الزامات عمومی زیر باشند:

• بالاترین مقادیر پارامترهای خاص؛
• حداکثر درجه حرارت از عملکرد؛
• بزرگترین استرس؛
• حداقل هزینه یک واحد انرژی؛
• پایداری ولتاژ.
• شارژ حفظ؛
• امنیت؛
• سهولت نگهداری، و ایده آل بدون نیاز به آن؛
• عمر طولانی است.

HIT عملیات

مزیت اصلی سلول های اولیه - بدون نیاز به هیچ تعمیر و نگهداری. قبل از اینکه شما شروع به استفاده از آنها به اندازه کافی برای بررسی ظاهر، عمر. هنگامی که متصل مهم است که به رعایت قطبیت و بررسی یکپارچگی اطلاعات تماس دستگاه. بیشتر منابع شیمیایی پیچیده - باتری، خواستار مراقبت جدی تر است. هدف از خدمات خود را - حداکثر گسترش زندگی است. مراقبت از باتری است:

• نگهداری از پاکیزگی؛
• نظارت بر ولتاژ مدار باز؛
• حفظ سطح الکترولیت (برای پر کردن مجدد فقط آب مقطر استفاده می شود).
• کنترل غلظت الکترولیت (از طریق هیدرومتری - دستگاه ساده برای اندازه گیری چگالی مایع).

در طول بهره برداری از سلول های الکتروشیمیایی نیاز به با تمام شرایط مربوط به استفاده ایمن از لوازم الکتریکی.

طبقه بندی HIT سیستم های الکتروشیمیایی

انواع منابع موجود در مواد شیمیایی، بسته به سیستم:

• منجر (اسید).
• نیکل کادمیوم، نیکل آهن، نیکل روی.
• منگنز، روی، مس، روی، جیوه، روی، روی، کلرید؛
• نقره ای روی، نقره و کادمیوم؛
• هوا فلز؛
• نیکل هیدروژن و نقره هیدروژن؛
• منگنز منیزیم؛
• لیتیوم و t د.

استفاده مدرن از HIT

منابع موجود در مواد شیمیایی در حال حاضر در استفاده می شود:

• وسایل نقلیه؛
• دستگاه های قابل حمل.
• تکنولوژی نظامی و فضایی؛
• تجهیزات علمی؛
• پزشکی (ضربان ساز قلب).

مثالهای آشنا از HIT در خانه:

• باتریها (پیلهای خشک)؛
• باتری های قابل حمل لوازم خانگی و الکترونیک؛
• تامین برق اضطراری؛
• باتری های خودرو.

به خصوص به طور گسترده ای از منابع شیمیایی لیتیوم برق به تصویب رسید. این به خاطر این واقعیت است که لیتیم (Li) دارای بالاترین چگالی انرژی. واقعیت این است که آن را دارای منفی پتانسیل الکترود از همه فلزات دیگر. باتری های لیتیوم یون (LIA) جلوتر از همه ارزش های دیگر از CCS و انرژی خاص از ولتاژ کاری. در حال حاضر آنها به تدریج استاد یک حوزه جدید - حمل و نقل جاده. در پیشرفت های علمی آینده مربوط به بهبود باتری های لیتیوم، در جهت طرح نازک و باتری های سنگین بزرگ حرکت خواهد کرد.