Галванични елементи: принципът на действие и сортове

Днес галваничните клетки са сред най-често срещаните химически вещества източници на ток. Въпреки недостатъците си, те се използват активно в електротехниката и непрекъснато се подобряват.

Принцип на действие

Най-простият пример за операция с галванични клетки изглежда така. В стъклен буркан с воден разтвор на сярна киселина се потапят две плочи: една - мед, а втората - цинк. Те се превръщат в положителни и отрицателни полюси на елемента. Ако тези полюси са свързани чрез проводник, най-простият електрическа верига. Вътре в клетката токът ще тече от цинковата плоча, която има отрицателно заряд, към медната плоча, която е положително заредена. Във външната верига движението на заредените частици ще настъпи в обратната посока.

Под действието на настоящите йони водород и киселинни остатъци от сярна киселина ще се движат в различни посоки. Водородът ще дава зарядите си на медната плоча, а киселинният остатък - цинк. Така че терминалите на елемента ще бъдат подкрепени от напрежение. В същото време водородните мехурчета се утаяват на повърхността на медната плоча, което ще отслаби действието на галваничната клетка. Водородът създава допълнително напрежение заедно с метала на плочата, който се нарича електродвижеща сила на поляризация. Посоката на зареждане на този ЕМП е противоположна на посоката на зареждане на ЕМП на галваничната клетка. Самите мехури създават допълнителна съпротива в елемента.

Елементът, който разгледахме, е класически пример. В действителност такива галванични клетки просто не се използват поради голямата поляризация. За да не се случи, при производството на елементи, в състава им се въвежда специална субстанция, която абсорбира водородни атоми, наречена деполяризатор. Като правило това са препарати, съдържащи кислород или хлор.

Предимства и недостатъци на съвременните галванични клетки

Съвременните галванични клетки са изработени от различни материали. Най-често срещаният и познат тип е въглищно-цинковият елемент, използван в батериите с пръст. За техните плюсове, можете да се отнасят относителна евтиност, за да не - кратък срок на годност и ниска мощност.

По-удобен вариант е алкалните галванични клетки. Те се наричат ​​също манган-цинк. Тук електролитът не е сухо вещество като въглища, а алкален разтвор. Изхвърлени, такива елементи практически не изпускат газ, поради това, че могат да бъдат направени херметически. Срокът на годност на тези елементи е по-висок от този на въглен-цинк.

Елементите на живака са сходни в дизайна с алкалните. Тук се използва живачен оксид. Такива източници на ток се използват, например, за медицинско оборудване. Техните предимства - устойчивост на високи температури (до +50, при някои модели до + 70 ° C), стабилно напрежение, висока механична якост. Недостатъкът е токсичните свойства на живака, поради което е необходимо да се справя много внимателно с елементите, които са изработили своето време и да ги изпратят за обработка.

В някои елементи, сребърен оксид се използва за направата на катоди, но поради високата цена на метала, използването им е икономически неизгодно. По-често срещани елементи с литиеви аноди. Те също така имат висока цена, но те имат най-голямо напрежение сред всички видове галванични клетки, които се разглеждат.

Друг вид галванични клетки е концентрацията на галванични клетки. В тях процесът на движение на частиците може да продължи с и без трансфер на йони. Първият тип е елемент, в който са потопени два идентични електрода електролитни разтвори различни концентрации, разделени от полупропусклив дял. В тези елементи емф се дължи на факта, че йоните се прехвърлят в разтвор с по-ниска концентрация. В елементите от втория тип електродите са направени от различни метали и концентрацията се изравнява чрез химичните процеси, които се появяват на всеки от електродите. Електромоторна сила тези елементи са по-високи от тези от първия тип.