A galvánelem diagramjának elkészítéséhez meg kell érteni a működési elvét, a szerkezeti jellemzőket.
A fogyasztók ritkán figyelnek az akkumulátorokra és az akkumulátorokra, miközben ezekre az áramforrásokra van a legnagyobb kereslet.
Vegyi áramforrások
Mi az a galvánelem? Az áramköre elektrolit alapú. Az eszköz tartalmaz egy kis tartályt, ahol az elektrolit található, adszorbeálva az elválasztó anyaggal. Ezenkívül a két galvánelem sémája egy katód és egy anód jelenlétét feltételezi. Mi a neve egy ilyen galvánelemnek? A két fémet összekapcsoló séma redox reakciót sugall.
A legegyszerűbb galvánelem
Ez két különböző fémből készült lemez vagy rúd jelenlétét jelenti, amelyeket erős elektrolit oldatba merítenek. Ennek a galvánelemnek a működése során az anódon oxidációs folyamat megy végbe, amely az elektronok visszatérésével jár.
A katódnál - helyreállítás, kíséretébennegatív részecskék elfogadása. A redukálószerből az elektronok a külső áramkörön keresztül az oxidálószerbe jutnak.
Példa galvánelemre
A galvánelemek elektronikus áramköreinek elkészítéséhez ismerni kell a szabványos elektródpotenciál értékét. Elemezzük a réz-cink galvánelem egy változatát, amely a réz-szulfát és a cink kölcsönhatása során felszabaduló energia alapján működik.
Ezt a galvánelemet, amelynek sémáját az alábbiakban adjuk meg, Jacobi-Daniel cellának hívják. Tartalmaz egy rézlemezt, amelyet réz-szulfát oldatba merítenek (rézelektróda), valamint egy cinklemezből, amely szulfátjának oldatában van (cinkelektród). Az oldatok érintkeznek egymással, de a keveredés elkerülése érdekében az elem porózus anyagú válaszfalat használ.
Működési elv
Hogyan működik egy galvánelem, amelynek áramköre Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Működése során, amikor az elektromos áramkör zárva van, a fémes cink oxidációs folyamata megy végbe.
Sóoldattal érintkező felületén az atomok Zn2+ kationokká történő átalakulása figyelhető meg. A folyamatot "szabad" elektronok felszabadulásával járnak együtt, amelyek a külső áramkör mentén mozognak.
A cinkelektródán végbemenő reakció a következőképpen ábrázolható:
Zn=Zn2+ + 2e-
Helyreállításfémkationokat rézelektródán végezzük. A cinkelektródáról ide belépő negatív részecskék rézkationokkal egyesülnek, és fém formájában lerakják őket. Ez a folyamat a következő:
Cu2+ + 2e-=Cu
Ha összeadjuk a fentebb tárgy alt két reakciót, akkor egy teljes egyenletet kapunk, amely leírja a cink-réz galvánelem működését.
A cink elektróda anódként, a réz katódként működik. A modern galvanikus cellák és akkumulátorok egyetlen elektrolit oldatot igényelnek, ami kiterjeszti alkalmazási körüket, kényelmesebbé és kényelmesebbé teszi működésüket.
Galvánelemek különböző változatai
A leggyakoribbak a szén-cink elemek. Passzív szénáram-kollektort használnak az anóddal érintkezve, amely mangán-oxid (4). Az elektrolit ammónium-klorid, pasztaként alkalmazva.
Nem terjed, ezért magát a galvánelemet száraznak nevezik. Jellemzője a működés közbeni „helyreállítás” képessége, ami pozitív hatással van a működési időszakuk időtartamára. Az ilyen galvanikus cellák alacsony költséggel, de kis teljesítményűek. Amikor a hőmérséklet csökken, csökkentik a hatékonyságukat, ha pedig emelkedik, az elektrolit fokozatosan kiszárad.
Az alkáli elemekhez lúgos oldatot kell használni, tehát elég sok van bennükalkalmazások.
A lítium cellákban egy aktív fém anódként működik, ami pozitív hatással van az élettartamra. A lítium negatív elektródpotenciállal rendelkezik, ezért kis méretekkel az ilyen elemek maximális névleges feszültséggel rendelkeznek. Az ilyen rendszerek hátrányai közé tartozik a magas ár. A lítium áramforrások kinyitása robbanásveszélyes.
Következtetés
Minden galvánelem működési elve a katódon és az anódon végbemenő redox folyamatokon alapul. A felhasznált fémtől, a kiválasztott elektrolit oldattól, az elem élettartamától, valamint a névleges feszültség értékétől függően változik. Jelenleg keresettek a lítium, kadmium galvánelemek, amelyek élettartama meglehetősen hosszú.
