Vyanzo ya sasa, kemikali. Aina za vyanzo kemikali sasa na kifaa

vyanzo kwa sasa , kemikali (kifupi Hit) - kukabiliana, ambapo nishati ya redox majibu ni waongofu katika nishati ya umeme. wengine majina yao - kielektrokemikali mkononi, galvanic kiini , electrochemical kiini. uendeshaji wao kanuni ni yafuatayo: mwingiliano wa vitendanishi mbili husababisha mmenyuko kemikali na mara kwa mara sasa umeme mgao madaraka. Katika nyingine sasa chanzo mchakato wa kuzalisha umeme hutokea multistage mpango. Kwanza iliyotolewa nishati ya joto, basi ni kubadilishwa katika mitambo na kisha tu kuwa nguvu ya umeme. Faida Hit - moja-hatua mchakato, yaani umeme kupatikana moja kwa moja, bypassing hatua za kutoa mafuta na mitambo nguvu.

hadithi

Jinsi gani kwanza chanzo ya sasa? vyanzo kemikali waliitwa seli galvanic baada mwanasayansi wa Italia wa karne ya kumi na nane - Luigi Galvani. Alikuwa daktari, anatomist, mwanasaikolojia na mwanafizikia. Moja ya maeneo ya utafiti wake alikuwa kujifunza athari za wanyama na athari mbalimbali za nje. Mbinu kemikali ya kuzalisha umeme limefunguliwa Galvani ajali, wakati wa moja ya majaribio yake juu chura. Ni kushikamana na ujasiri ghafi miguuni chura wawili chuma sahani. Wakati hii ilitokea misuli. maelezo Own wa jambo hili la Galvani ilikuwa na makosa. Lakini matokeo ya tafiti zake na uchunguzi kusaidiwa mwenzake Alessandro Volta katika masomo inayofuata.

Volta inaelezewa katika kazi yake nadharia ya tukio la nguvu za umeme kwa njia ya kemikali mmenyuko kati ya vyuma mbili katika kuwasiliana na tishu misuli ya chura. kwanza kemikali chanzo sasa inaonekana kama chombo na brine, pamoja na sahani kuzama ndani yake wa zinki na shaba.

Katika viwanda wadogo CCS akaanza kuwa zinazozalishwa katika nusu ya pili ya karne ya kumi na tisa, shukrani kwa Mfaransa Leklanshe ambaye zuliwa msingi seli manganese-zinki na chumvi electrolyte, jina lake. Baada ya miaka michache, hii imekuwa kuboreshwa kielektrokemikali seli wanasayansi wengine na ni msingi tu vyanzo vya umeme kemikali kabla 1940.

Design na uendeshaji Hit

kemikali sasa chanzo kifaa ni pamoja na electrodes mbili (makondakta wa aina ya kwanza) na electrolyte kuingilia (kondakta wa aina ya pili, au ion kondakta). Kwenye mpaka wa uwezo umeme inatokana kati yao. electrode ambayo wakala kupunguza ni iliyooksidishwa aitwaye anode, na moja ambayo madhubuti ahueni - cathode. Pamoja na electrolyte, ndio wanaofanya mfumo electrochemical.

byproduct ya redox majibu kati ya electrodes ni tukio la mkondo wa umeme. Wakati wa mwitikio huu, wakala kupunguza ni oxidised na kioksidishaji anatoa elektroni kwamba kupokea yao na kutokana na hii ni kurejeshwa. mbele ya electrolyte kati cathode na anode ni sharti majibu. Kama tu kuchanganya pamoja poda ya madini mbili tofauti, hakuna utekelezaji umeme hautokei, kila nishati itatolewa kama joto. electrolyte inahitajika kuboresha mchakato wa elektroni uhamisho. Mara nyingi vitendo ufumbuzi chumvi au kuyeyuka kwa ubora wake.

electrodes kuonekana kama sahani chuma au gridi ya taifa. Wakati kuzamishwa wao katika electrolyte inatokana umeme uwezo tofauti kati yao - kwa uwazi mzunguko voltage. anode ana tabia ya athari za elektroni na cathode - kwa kupitishwa yao. Juu ya uso wao kemikali mmenyuko kuanza. Wao kusimamishwa kwa ufunguzi wa mlolongo, na pia wakati mmoja reactants zinazotumiwa. Breaking unafanyika na kuondolewa kwa moja ya electrodes au electrolyte.

mifumo Muundo kielektrokemikali

vyanzo sasa vioksidishaji kemikali zinatumika kama chumvi oksijeni asidi, oksijeni, halidi, oksidi juu ya chuma nitroorganic kiwanja na t. D. Kupunguza mawakala humo ni vyuma na oksidi zao chini, hidrojeni, na misombo hydrocarbon. Kama elektroliti kutumika:

1. ufumbuzi yenye maji ya asidi, alkali, chumvi na kadhalika. D.
2. ufumbuzi Nonaqueous na ion conductivity kupatikana kwa kuvunja chumvi katika vimumunyisho kikaboni au isokaboni.
3. chumvi melts.
4. misombo Mango na kimiani ionic, ambapo moja ya ioni movable.
5. Matrix elektroliti. ufumbuzi huu majimaji au melts ziko katika pores ya mwili imara yasiyo ya conductive - elektronositelya.
6. Ion-kubadilishana elektroliti. uhusiano huu imara na makundi ya kudumu ionic ishara hiyo. ishara nyingine ya Yona wakati mkononi. Mali hii inafanya conductivity ya electrolyte hisia aina moja.

galvanic betri

Kemikali vyanzo sasa unahusisha chembe kielektrokemikali - seli. Mvutano katika moja ya seli hizi ni ndogo - kutoka 0.5 hadi 4V. Kulingana na mahitaji, HIT kutumia galvanic betri, yenye vipengele kadhaa serially imeunganishwa. Ni wakati mwingine hutumika sambamba au katika mfululizo-sambamba uhusiano wa mambo kadhaa. Katika mfululizo mzunguko daima ni pamoja na seli tu sawa msingi au betri. Wanapaswa kuwa na vigezo sawa ni: electrochemical mfumo, kubuni, mchakato tofauti na ukubwa. Kwa uhusiano sambamba inawezekana kutumia mambo ya ukubwa tofauti.

uainishaji Hit

vyanzo Chemical tofauti katika:

• ukubwa;
• ujenzi,
• vitendanishi;
• Nature energoobrazuyuschey majibu.

mkataba huo kufafanua utendaji wa CCS yanafaa kwa ajili ya maombi maalum.

Uainishaji wa seli kielektrokemikali kulingana na tofauti katika kanuni ya utendaji. Kulingana na sifa hizi, kutofautisha:

1. vyanzo msingi kemikali - vitu ziada. Wana baadhi ya hisa vitendanishi, ambayo ni kuliwa kwa majibu. Baada ya vile full kiini kutokwa kupoteza ufanisi. Katika Hit nyingine za msingi inaitwa seli galvanic. Faithful mapenzi tu kuwaita - kipengele. mfano rahisi ya msingi chanzo cha umeme - "Battery" AA.
2. Rechargeable kemikali vyanzo sasa - betri (pia huitwa sekondari, kubadilishwa Hit) ni mambo reusable. Kwa kupita sasa kutoka mzunguko wa nje katika mwelekeo reverse kupitia betri baada ya kutokwa alitumia reactants ni upya tena kukusanya nishati kemikali (kutozwa). Kutokana na uwezekano wa malipo kutoka nje mara kwa mara ya kifaa sasa chanzo ni kutumika kwa muda mrefu, kwa vipindi wa maongezi. mchakato wa kuzalisha nishati ya umeme inaitwa accumulator usaha. Hizi ni pamoja na betri HIT ya vifaa vingi elektroniki (Laptops, simu za mkononi na kadhalika. N.).
3. vyanzo kemikali Thermal - vifaa ya hatua ya kuendelea. Wakati wa operesheni zao kuna kuendelea kati ya makundi mapya ya vitendanishi na kuondolewa kwa bidhaa majibu.
4. pamoja (polutoplivnyh) seli electrochemical na hisa ya moja ya reactants. kifaa cha pili ni hutolewa kwa nje. maisha ya kifaa inategemea usambazaji wa reactant kwanza. Pamoja vyanzo vya nguvu za umeme kemikali zinatumika kama betri, kama kuna uwezekano wa kurejesha malipo yao kwa kupita kwa sasa kutoka chanzo cha nje.
5. HIT mbadala recharged mechanically au kemikali. Kwa ajili yao, inawezekana kuchukua nafasi baada ya malipo kamili alitumia vitendanishi katika sehemu mpya. Hiyo ni, si vifaa kuendelea pia, kama betri mara kwa mara kuchajiwa.

tabia HIT

tabia kuu ya vyanzo kemikali nguvu ni pamoja na:

1. Open mzunguko voltage (OCV au kutekeleza voltage). Kiwango hiki kimsingi inategemea mfumo electrochemical (mchanganyiko wa wakala kupunguza, wakala vioksidishaji na electrolyte). Pia OCV kuathiri electrolyte mkusanyiko, kiwango cha maji, joto na wengine. OCV inategemea thamani ya sasa inapita njia Hit.
2. Power.
3. kutokwa sasa - kulingana na nje mzunguko upinzani.
4. Uwezo - kiwango cha juu ya umeme ambayo inatoa Hit wakati ni kuruhusiwa kabisa.
5. nishati maudhui - nishati ya kiwango cha juu ya kupokea katika kifaa full usaha.
6. Nishati tabia. Kwa betri, ni kimsingi uhakika idadi ya mizunguko malipo-kutokwa bila kupunguza voltage au malipo uwezo (rasilimali).
7. Joto mbalimbali ya utendaji.
8. Uhifadhi wakati - kiwango cha juu ya kiasi cha muda kati ya utengenezaji na wa kwanza wa kifaa usaha.
9. maisha Service - kiwango cha juu jumla ya kuhifadhi na maisha ya kazi. Kwa mafuta seli vipindi muhimu ya huduma kwa operesheni ya kuendelea na vipindi.
10. nishati jumla mikononi kwa ajili ya maisha ya huduma nzima.
11. Mitambo nguvu na heshima kwa vibration, mshtuko, na kadhalika. N.
12. Uwezo wa kufanya kazi katika nafasi yoyote.
13. Kuaminika.
14. Easy matengenezo.

Mahitaji ya Hit

mpango wa seli kielektrokemikali lazima kutoa mazingira mazuri kwa majibu ufanisi zaidi. Hali hii ni pamoja na:

• kuzuia kuvuja sasa,
• sare kazi;
• mitambo nguvu (ikiwa ni pamoja kuziba);
• mgawanyo wa reactants;
• mawasiliano mzuri kati electrodes na electrolyte,
• kutekeleza sasa kutoka eneo majibu ya pato nje na hasara kiwango cha chini.

vyanzo kwa sasa, kemikali lazima kukutana zifuatazo mahitaji ya jumla:

• maadili ya juu ya vigezo mahususi;
• kiwango cha joto mbalimbali ya operability,
• stress kubwa;
• gharama ya chini ya kitengo cha nishati,
• voltage utulivu;
• malipo ya kuhifadhi,
• usalama;
• urahisi wa matengenezo, na haswa hakuna haja kwa ajili yake;
• muda mrefu maisha.

Operesheni Hit

Faida kuu ya seli ya msingi - hakuna haja ya matengenezo yoyote. Kabla ya kuanza kuzitumia kutosha wa kuangalia muonekano, rafu ya maisha. Wakati wa kushikamana ni muhimu kuchunguza polarity na kuangalia uadilifu wa mawasiliano kifaa. Ngumu zaidi vyanzo kemikali - betri, wanadai huduma kibaya zaidi. Madhumuni ya huduma zao - ugani upeo wa maisha. Kutunza betri ni:

• matengenezo ya usafi;
• ufuatiliaji wazi mzunguko voltage,
• kudumisha kiwango electrolyte (ya kujijaza tu distilled inaweza kutumika);
• Udhibiti wa electrolyte mkusanyiko (kupitia hydrometer - rahisi kifaa kwa ajili ya kupima uzito wa maji).

Wakati wa operesheni ya seli kielektrokemikali haja ya kuzingatia mahitaji yote yanayohusiana na matumizi salama ya vifaa vya umeme.

Hit Uainishaji wa mifumo kielektrokemikali

Aina za vyanzo kemikali ya sasa, kulingana na mfumo:

• kusababisha (acid),
• nickel-cadmium, nikeli chuma, nickel-zinki,
• manganese-zinki, shaba-zinki, zebaki, zinki, zinki-kloridi;
• fedha-zinki, fedha, cadmium,
• hewa ya chuma;
• nickel-hidrojeni na fedha-hidrojeni,
• manganese-magnesium,
• lithiamu na t. d.

Kisasa matumizi ya Hit

vyanzo kwa sasa, kemikali Hivi sasa hutumiwa kwa:

• magari,
• vifaa portable,
• kijeshi na nafasi ya teknolojia;
• Vifaa vya kisayansi,
• Dawa (pacemakers).

mifano ya kawaida ya Hit nyumbani:

• betri (seli kavu);
• betri portable vifaa vya nyumbani na vifaa vya umeme,
• uninterruptible umeme;
• gari betri.

Hasa antog sana vyanzo kemikali lithiamu ya umeme. Hii ni kutokana na ukweli kwamba lithiamu (Li) ina juu ya nishati wiani. ukweli kuwa ina hasi electrode uwezo wa vyuma zote. Lithium-ion betri (LIA) kabla ya maadili mengine yote ya CCS na nishati maalum ya voltage kazi. Sasa hatua kwa hatua bwana mpya nyanja - usafiri wa barabara. Katika maendeleo ya baadaye ya kisayansi kuhusiana na uboreshaji wa betri lithiamu, itakuwa hoja katika mwelekeo wa miundo nyembamba na kubwa betri nzito-wajibu.