Гальванические элементы.

Рассмотрим гальванический элемент Даниэля- Якоби.

Элемент Даниэля–Якоби

1 – сифоновая трубка, как правило заполненная KCl

Потенциал, определяющий равновесие:

При замыкании цепи цинковая пластина начинает терять электроны. Тогда появляется возможность для переходов катиона цинка из пластины в электроны. Электрод, который имеет меньший потенциал (Zn) в гальваническом элементе является анодом, при замыкании цепи потенциал, измеряющий равновесие перемещается в сторону окисления металла. Анодный процесс:

Цинковая пластина растворяется () медная пластина наращивается. Работает, пока цинковая пластина не растворится .

Гальванический элемент (химический источник тока) – устройство, в котором химическая энергия окислительно-восстановительных реакций преобразуется в электрическую энергию.

В гальваническом элементе процессы окисления и восстановления пространственно разделены. За счет чего становится возможным движение зарядов электронов во внешней цепи, а ионов во внутренней цепи.

-электролитическая сила гальванического элемента

Электронная схема гальванического элемента начинается для электрона с меньшего потенциала, то есть с анода.

Zn⁰/Zn²⁺//Cu²⁺/Cu⁰

Возрастает

Химические источники тока.

Химические источники тока – это устройства, используемые в быту и технике для получения электрической энергии за счет химических реакций. Их достоинство иметь источник энергии, не имея доступа к центральному источнику электрической энергии.

1. Марганцево-цинковые элементы (сухие элементы) бывают стаканчиковые, пуговичные, галетные (кубические).

Действие элемента основано на реакции:

Работа марганцево-цинкового элемента протекает следующим образом:

Цинковый стаканчик – анод – растворяется:

электролит – паста из NH₄Cl – взаимодействует с ионами Zn²⁺:

Электроны от цинка по внешней цепи идут к катоду, изготовленному из пакета MnO₂, и сюда же приходят ионы H⁺ по внутренней цепи:

Водород не выделяется, так как MnO₂ очень хороший деполяризатор.

Стаканчиковый

1. 

   2

   3

   4

   

   1

   Цинковый стаканчик

2. Угольный стержень

3. Материал пропитанный пастой из MnO₂

4. Электролит NH₄Cl

При разомкнутой цепи на электродах равновесие следующее

Катионы цинка связываются электролитом

Галетный. Отличие: отсутствует угольный электрод, что позволяет монтировать батареи значительно компактнее.

1-биполярный проводящий слой;

2-цинковый электрод;

3-хлорвиниловый корпус;

4-паста-электролит;

5-бумажная прокладка;

6-положительный электрод (MnO₂);

Пуговичный. Отличие: самый компактный и упрощённый вид батареи.

1-оболочка из металла;

2-положительный электрод (MnO₂);

3-сепаратор с щелочным электролитом;

4-цинковый электрод;

5-изолятор

Аккумуляторы.

Аккумуляторы – это системы позволяющие накапливать заряды, поддерживать разность потенциалов и восстанавливать возможность дальнейшей работы в качестве источников тока за счет обратимости электродных процессов при использовании внешних источников энергии.

Свинцово-кислотный аккумулятор. Основы и сущность процессов протекающих на электродах при его работе, применение.

Свинцово-кислотный аккумулятор основан на окислительно-восстановительной реакции

Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из решётчатых свинцовых пластин, поры в решётках заполнены. В одной – губчатый свинец (Pb), в другой решётке паста из оксида свинца (PbO₂). Пластины погружены в электролит H₃SO₄ (ρ=1,23г/см³,ω(H₃SO₄)=35,4%)

Путем присоединения к внешнему источнику постоянного тока, то можно осуществить обратный процесс.

Электрохимическая связь.

Pb/PbSO₄//H₂SO₄//PbSO₄/PbO₂

Преимущество свинцового аккумулятора – большая электрическая ёмкость, устойчивость в работе, большое количество циклов (разрядка-зарядка).

Недостатки – агрессивность электролита, токсичность свинца, высокая масса, большие габариты.

Применение: наиболее широко применяется в технике. Он служит источником тока для стартёров двигателей внутреннего сгорания, для аварийного освещения и других целей.