Элемент Лекланше

Этот элемент является наиболее распространенным химическим источником тока.

Батарейки для электрического фонарика состоят из одной или нескольких ячеек элемента Лекланше.

Условная запись элемента Лекланше следующая:

(−) Zn  20%-ный раствор NH₄Cl MnO₂, C (+).

Элементы Лекланше выпускают в цилиндрической и плоской форме. Цилиндрический элемент содержит цинковый корпус, в котором размещены пиролюзит (MnO₂), пропитанный раствором NH₄Cl, и графитовый стержень. Раствор электролита во избежание его вытекания загущают пшеничной мукой или крахмалом и вводят антисептические добавки (часто HgO). Плоский элемент отличается от цилиндрического тем, что цинковый и графитовый электроды выполнены в виде пластин, помещаемых вместе с пиролюзитом и электролитом в заливаемый смолой картон.

В элементе Лекланше протекает реакция:

Zn + 2NH₄Cl + 2MnO₂ = [Zn(NH₃)₂]Cl₂ + H2O + Mn₂O₃.

ЭДС элемента Лекланше около 1,5 В.

Ртутнооксидный элемент

В этом элементе используются оксид ртути и электролит в виде концентрированного раствора КОН:

(−) Zn 40%-ный раствор КОН HgO, C (+).

В нем протекает реакция:

Zn + HgO + H₂O = Zn(OH)₂ + Hg.

Ртутнооксидные элементы отличаются хорошими механическими характеристиками и выполняются в миниатюрных формах, подобных кнопкам.

Индийсодержащие элементы

Для этих элементов используется сплав индия и висмута. Их можно описать следующим образом:

(−) Bi,In Конц. раствор КОН HgO, C (+).

Элементы этого типа являются одними из самых миниатюрных и применяются для миниатюрной электронной аппаратуры (микрокалькуляторы, наручные часы и др.).

Элементы с твердыми электролитами

Миниатюрные элементы этого типа используются для питания электронной аппаратуры.

Их особенностью является использование твердых солей в качестве электролитов. Чаще всего твердыми электролитами служат галогениды серебра вместе с галогенидами других металлов.

Приводим примеры записи таких элементов с протекающими в них реакциями:

1. свинец-серебряный хлоридный элемент:

(−) Pb PbCl₂, AgClAg (+),

2AgCl + Pb = 2Ag + PbCl₂;

2. серебряно-угольный элемент с рубидийодидным электролитом:

(−) AgRbI₃, RbAg₄I₅ C (+),

Ag + 1/2 I₂ = AgI.

Резервные элементы

Эти элементы предназначены для кратковременной работы с получением большой мощности. Они используются при чрезвычайных и аварийных ситуациях, в военном деле, в метеорологии и т.д. Некоторые из них автоматически включаются при попадании в воду и являются составной частью аварийных комплектов.

Приведем примеры этих элементов и протекающих в них реакций:

1) (−) Zn H₂SO₄ PO₂, Pb (+),

Zn + 2H₂SO₄ + PO₂ = ZnSO₄ + PbSO₄ + 2H₂O;

2) (−) Mg раствор MgCl₂, CuCl₂ Cu (+),

CuCl₂ + Mg = MgCl₂ + Cu.

3. Вторичные гальванические элементы

Вторичные элементы, или аккумуляторы, предназначены для накопления электрической энергии.

Основное требование к вторичному элементу - обращаемость, то есть способность почти полностью отдавать полученную электрическую энергию. Этим свойством обладают только те гальванические элементы, у которых оба электрода контактируют с одним и тем же электролитом, а исходные вещества и продукты реакции располагаются на поверхности электродов. В частности, элемент Якоби - Даниэля нельзя использовать в качестве вторичного элемента, так как при его работе происходит диффузия электролитов.

У хороших аккумуляторов КПД, выражаемый отношением возвращенной электрической энергии к полученной, доходит до 98%.

В настоящее время самыми распространенными являются следующие аккумуляторы.