1. Електрохімічними джерело

Електрохімічними джерелом електричної енергії є гальванічні елементи, акумулятори, паливні елементи.

На рис. 3.3 показана цинкова платівка, опущена у водний розчин сірчаної кислоти (електроліт). Цинк розчиняється в електроліті, причому в розчин переходять позитивні іони Zn+. Розчин заряджається позитивно, а цинк - негативно. Розчинення цинку обумовлено химичиескими силами. В області контакту цинк - розчин з'являється електричне поле утворивши-лишилися іонів, спрямоване від розчину до цинку.

По мірі розчинення цинку зростає заряд, а разом з ним і напруженість електричного поля. Електричне поле протидіє переходу іонів Zn+ в розчин, тому на певній стадії розчинення цинку припиняється. Таке рівноважний стан відповідає рівності двох сил, що діють на іони Zn+: хімічних, під дією яких цинк розчиняється, і електричних, що перешкоджають розчинення. Розчинення цинку припиняється при наявності деякої різниці потенціалів між цинком і розчином.

Якщо у той же розчин помістити платівку з іншої речовини, то описаний процес буде мати місце і в цьому випадку. Але отримана різниця потен-циалов З/2 може бути іншої величини - більше або менше.

За таким принципом утворюється ЕРС гальванічного елемента і акку-мулятора .

При з'єднанні пластин I і II провідником в замкнутій ланцюга буде дії місце ЕРС хімічного елемента Е_а=и_х-и,і встановиться електричний струм.

В даному випадку ЕРС створюється і підтримується при роботі елемента хімічними силами (сторонні сили) і, отже, можна говорити про перетворення хімічної енергії в електричну.

Електричний струм у гальванічному елементі супроводжується незворотними електрохімічними процесами, які можна описати певними хімічними реакціями.

Застосування гальванічних елементів обмежена - в одиницю часу вони можуть дати лише незначна кількість електричної енергії, а термін їх роботи невеликий і закінчується, коли активна речовина електродів певною мірою буде витрачено.

Значно більше застосування мають акумулятори, електрохімічні процеси яких оборотні. Оборотність електрохімічних процесів дозволяє проводити багаторазову зарядку і розрядку акумуляторів. При зарядці в них накопичується певну кількість хімічної енергії (за рахунок спожитої електричної енергії), а при розрядці ця енергія може бути використана в електричному колі у вигляді електричної енергії. Подальшим розвитком техніки прямого перетворення хімічної енергії в електричну є створення паливних елементів.

Електрична енергія в них (як і в гальванічних елементах) виходить при хімічних реакціях, в ході яких витрачаються активні матеріали: паливо (водень, природний газ, нафтопродукти і т. п.) і окислювач (кисень, повітря).

Запас активних матеріалів безперервно поповнюється, тому паливний елемент (на відміну від гальванічного) в принципі може працювати як завгодно довго.

Хороші енергетичні характеристики, широкий діапазон потужностей (від декількох ват до сотень кіловат в одиниці) відкривають можливість широкого застосування паливних елементів і насамперед для приводу різних автономних транспортних засобів.

Електрохімічні генератори прості в експлуатації, безшумні, не створюють перешкод і відходів, що забруднюють повітря.