Галваничен елемент: схема, принцип на действие, приложение

За да се изработи схема на галванична клетка, е необходимо да се разбере принципът на действието й, характеристиките на структурата.

Потребителите рядко обръщат внимание на батериите и батериите, докато тези източници на ток са най-търсените.

Химически източници на ток

Какво представлява галваничната клетка? Нейната схема се основава на електролита. Устройството включва малък контейнер, в който е разположен електролитът, адсорбиран от материала на сепаратора. В допълнение, схемата на две галванични клетки приема присъствието катод и анод. Каква е името на такава галванична клетка? Верига, която свързва два метала заедно, предполага наличието на реакция на окисление-редукция.

Най-простата галванична клетка

Това предполага наличието на две плочи или пръчки, изработени от различни метали, които са потопени в разтвор на силен електролит. По време на действието на тази галванична клетка се извършва процес на окисляване при анода, който е свързан с освобождаването на електрони.

В катода, възстановяване, придружено от приемането на отрицателни частици. Има трансфер на електрони по външната верига към окислителя от редуциращия агент.

Пример за галванична клетка

За да се съставят електронни схеми на галванични клетки, е необходимо да се знае стойността на техния стандартен потенциал за електрод. Нека анализираме варианта на медно-цинкова галванична клетка, която функционира въз основа на енергията, отделена по време на взаимодействието на меден сулфат с цинк.

Тази галванична клетка, чиято схема ще бъде дадена по-долу, се нарича елемент Джейкоби-Даниел. Тя включва медна плоча, която е потопена в разтвор на меден сулфат (меден електрод), а също така се състои от цинкова плоча, разположена в разтвор на нейния сулфат (цинков електрод). Разтворите са в контакт един с друг, но за да се предотврати смесването им, елементът използва преграда от порест материал.

Принцип на действие

Как функционира галваничната клетка, чиято верига има формата Zn frac12- ZnSO4 frac12-frac12- CuSO4 frac12-Cu; По време на работа, когато електрическата верига е затворена, се получава процесът на окисляване на метален цинк.

На повърхността си на контакт с разтвор на сол се наблюдава превръщането на атоми в катиони на Zn2 +. Процесът се придружава от освобождаването на "свободни" електрони, които се движат по външната верига.

Реакцията, протичаща на цинковия електрод, може да бъде представена в следната форма:

Zn = Zn2 + + 2е;

Редукцията на металните катиони се извършва върху меден електрод. Отрицателните частици, които идват тук от цинковия електрод, се комбинират с медни катиони и ги утаяват под формата на метал. Този процес има следната форма:

Cu2 + + 2e- = Cu

Ако съчетаем двете обсъдени по-горе реакции, ще получим обобщено уравнение, описващо работата на цинко-медната галванична клетка.

Цинковият електрод действа като анод, като мед служи като катод. Съвременните галванични клетки и батерии поемат използването на едно решение на електролит, което разширява обхвата на тяхното приложение, прави тяхната работа по-удобна и удобна.

Сортове галванични клетки

Най-често срещаните са въглищно-цинкови елементи. Те използват пасивен източник на въглероден колектор, в контакт с анода, който е манганов оксид (4). Електролитът е амониев хлорид, използван в пастообразна форма.

Тя не се разпространява, така че самата галванична клетка се нарича суха. Нейната особеност е възможността за "възстановяване" по време на работа, което оказва положително влияние върху продължителността на оперативния период. Такива галванични клетки са с ниска цена, но с ниска мощност. Когато температурата намалява, те намаляват тяхната ефективност, а когато се увеличава, електролитът изсъхва постепенно.

Алкалните елементи предполагат използването на алкален разтвор, така че те имат съвсем малко приложения.

В литиевите клетки активният метал действа като анод, който има положителен ефект върху експлоатационния живот. Литият има отрицателен ефект потенциала на електрода, следователно при малки размери такива елементи имат максимално номинално напрежение. Сред недостатъците на такива системи е високата цена. Отварянето на литиеви токови източници е взривоопасно.

заключение

Принципът на действие на която и да е галванична клетка се основава на процесите на окисление-редукция, протичащи на катода и анода. В зависимост от използвания метал, избрания разтвор на електролит, експлоатационният живот на елемента варира, както и стойността на номиналното напрежение. Понастоящем се изискват литиеви и кадмиеви клетки, които имат доста дълъг експлоатационен живот.