電流源、化学。 化学電流源とデバイスの種類

電流源 、化学（略称HIT） -適応、酸化還元反応のエネルギーを電気エネルギーに変換します。 彼らの他の名前-電気化学 セル、ガルバニ電池 、電気化学セル。 それらの動作原理は以下の通りである：二つの試薬の相互作用は、定電流電力割り当てとの化学反応を引き起こします。 他のソースのプロセスで電気電流を生成する多段方式を発生します。 最初にリリースされ た熱エネルギーを、 それが機械的に変換し、だけにして電気エネルギーにしています。 利点のHIT -一段階プロセス、すなわち、電気、熱及び提供するステップバイパスし、直接得られる 機械的エネルギーを。

物語

どのように第1の電流源をしましたか？ 化学源 呼ばれた ガルバニ電池 ルイージ・ガルヴァーニ- 18世紀のイタリアの科学者の後。 彼は医師、解剖学者、生理学者や物理学者でした。 彼の研究の領域の1つは、様々な外部の影響に対する動物の反応を研究することでした。 電気を生産する化学的方法は、カエルの彼の実験のうちの1つの間に、誤ってガルバニを開かれています。 それはカエルの足2枚の金属板で、生の神経に接続されています。 これは、筋肉の収縮が起こったとき。 ガルバニのこの現象の自身の説明が間違っていました。 しかし、彼の実験や観察の結果は、その後の研究で彼の同胞アレサンドロ・ボルタ助けました。

ボルタは、カエルの筋肉組織と接触している二つの金属間の化学反応によって彼の作品には、電流の発生の理論を唱えました。 第一化学電流源は、亜鉛と銅の浸漬プレートと、食塩水で容器のように見えました。

工業規模ではCCSは、19世紀の後半に生産されるようになった、彼の名にちなんで名付け塩電解質、一次マンガン亜鉛電池を発明したフランス人Leklansheのおかげ。 数年後、これは他の科学者への電気化学セルを改善しており、1940年前に電気の唯一の主要な化学物質源です。

設計と操作HIT

化学電流源デバイスは、2つの電極（第一種の導体）と介在電解液（第二種の導電体、またはイオン伝導体）を含みます。 電子ポテンシャルの境界に、それらの間に生じます。 還元剤はアノードと呼ば酸化された電極、及び酸化剤で回復1 - 陰極。 一緒に電解質と、それらは、電気化学システムを構成しています。

電極間の酸化還元反応の副産物は、電流の発生です。 この反応中、還元剤が酸化され、酸化剤は、それらを受け入れ、これによる復元された電子を与えています。 カソードとアノードとの間の電解質の存在が前提反応です。 単に2つの異なる金属の粉末を混合する場合、放電は発生しません、すべてのエネルギーは熱として放出されるであろう。 電解質は、電子移動のプロセスを合理化するために必要とされます。 ほとんどの場合、その品質の塩溶液または溶融体として機能します。

電極は、金属板やグリッドのように見えます。 開放電圧 - 電解質中での自分の浸漬では、それらの間の電位差を生じます。 彼らの養子縁組へ - アノードは、電子の影響とカソードへの傾向があります。 その表面に化学反応が開始されます。 これらは鎖の開口部によって停止、並びに反応物質の一つが消費します。 破断は、電極や電解質の一方を除去することによって行われます。

組成の電気化学システム

電流源 化学的酸化剤は、酸素酸塩、酸素、ハロゲン化物、より高い金属酸化物nitroorganic化合物およびtとして使用される。D.は、その中に還元剤は、金属及びそれらの低級酸化物、水素、及び炭化水素化合物です。 電解質が使用されるように：

1. ように酸、アルカリ、塩との水溶液。D.
2. 有機または無機溶媒中に塩を溶解したイオン伝導性を有する非水性溶液。
3. 塩が溶けます。
4. イオン格子、可動イオンの前記一方と固体の化合物。
5. 行列の電解質。 この液体溶液または溶融物は、固体の非導電体の孔内に配置されている - elektronositelya。
6. イオン交換電解質。 同じ符号の固定されたイオン基とのこの固体の接続。 モバイルしばらくヨナの他の徴候。 このプロパティは、電解質ユニポーラの導電率になります。

ガルバニックバッテリー

細胞 - 化学電流源は、電気化学セルから成ります。 これらの細胞のいずれかで張力が小さい - 0.5から4Vまで。 ニーズに応じて、いくつかの直列に接続された要素からなる、ガルバニックバッテリーを使用してHIT。 それは、時には並列または複数の要素の直列 - 並列接続に使用されます。 直列回路では、常に、同じ一次細胞または電池を含んでいます。 電気化学システム、設計、プロセス変動とサイズ：彼らは、同じパラメータである必要があります。 並列接続のために、異なるサイズの素子を使用することが可能です。

分類HIT

化学ソースがで異なります。

• サイズ;
• 建設;
• 試薬;
• 自然energoobrazuyuschey反応。

これらのパラメータは、特定の用途に適したCCSの性能を定義します。

動作原理の違いに基づく電気化学セルの分類。 これらの特性に応じて、区別：

1. 主な化学源 - 使い捨てアイテム。 彼らは、反応で消費された特定の株式の試薬を、持っています。 そのような完全放電セルの後に効率を失います。 別のプライマリHITでガルバニ電池と呼ばれています。 忠実には、単にそれらを呼ぶ - の要素を。 主電源の最も単純な例 - 「バッテリー」AA。
2. 再充電可能な化学電流源 - バッテリ（二次、可逆HITと呼ばれる）は、再利用可能な要素です。 完全放電が費やされた後、バッテリを介して逆方向に外部から電流を流すことにより、反応物を再び（充電中）の化学エネルギーを蓄積再生されます。 外的定電流源装置からの充電の可能性に断続的に再充電するために、長期間使用されています。 電気エネルギーを生成するプロセスは、アキュムレータ放電と呼ばれています。 これらは、多くの電子機器（ノートパソコン、携帯電話など。N.）のHIT電池を含んでいます。
3. 熱化学源 - 連続アクションのデバイス。 その動作中の試薬と反応生成物の除去の新しいバッチの連続的な流れがあります。
4. 組み合わせ（polutoplivnyh）電気化学電池は、反応物の一方の株式を持っています。 第二の装置は、外部に供給されます。 デバイスの寿命は、第一反応物の供給に依存します。 電流の合成化学源は、外部から電流を流すことにより、それらの電荷を回復する可能性がある場合には、電池として使用されます。
5. HIT再生可能な機械的または化学的に再充電。 彼らにとって、新しい部分に試薬を過ごしフル充電した後に交換することが可能です。 それは、彼らが定期的に再充電電池のように、同様に連続デバイスではありません、です。

特性HIT

化学動力源の主な特徴は次のとおり

1. 開回路電圧（OCV又は放電電圧）。 この速度は、主に電気化学システム（還元剤、酸化剤および電解質の組み合わせ）に依存します。 また、OCVは、電解質濃度、放電の度、温度などに影響を与えます。 OCVは、HITを流れる電流の値に依存します。
2. 電源を入れます。
3. 放電電流 - 外部回路の抵抗に応じ。
4. 容量 - それは完全に排出されたときにHITを与える電気の最大量。
5. エネルギー含量 - 完全放電装置で受信最大エネルギー。
6. エネルギー特性。 電池のためには、主に電圧または充電容量（リソース）を低下させることなく、充放電サイクルの回数が保証されます。
7. 温度範囲のパフォーマンス。
8. 蓄積時間 - 製造及び第1の放電装置との間の最大時間。
9. 寿命 - 最大合計ストレージ、ワークライフ。 燃料電池のための連続と間欠動作とサービスの重要な期間です。
10. 全体の寿命のために供給される総エネルギー。
11. 機械的振動、衝撃に対する強さ、など。N.
12. 任意の位置で作業する能力。
13. 信頼性。
14. メンテナンスが容易。

HITの要件

電気化学セルの設計は、最も効率的な反応を助長する環境を提供する必要があります。 これらの条件は、次のとおりです。

• 現在の漏洩を防止します。
• 均一な仕事;
• （シール含む）、機械的強度、
• 反応物質の分離;
• 電極と電解質との間の良好な接触。
• 最小の損失で外部出力に反応ゾーンから放電電流。

電流源は、化学的には、以下の一般的な要件を満たす必要があります。

• 特定のパラメータの最高値。
• 操作性の最大温度範囲;
• 最大のストレス;
• エネルギーの単位の最小コスト。
• 電圧安定性;
• 保存を充電します。
• セキュリティ;
• メンテナンスの容易さ、および理想的には必要ありません。
• 長寿命。

操作HIT

初代細胞の主な利点 - 任意のメンテナンスの必要はありません。 あなたは、外観をチェックするために十分にそれらの使用を開始する前に、貯蔵寿命。 接続している場合には、極性を観察するとデバイスの連絡先の整合性をチェックすることが重要です。 より複雑な化学源 - 電池は、より深刻なケアを必要としています。 彼らのサービスの目的 - 人生の最大延長。 バッテリーのお手入れは、次のとおりです。

• 清潔の維持;
• 開回路電圧を監視します。
• 電解質レベルを維持する（蒸留水のみを補充するために使用することができます）。
• （ - 流体密度を測定するための簡単な装置比重計を介して）電解質濃度の制御。

電気化学セルの動作時には電気製品の安全な使用に関連するすべての要件を遵守する必要があります。

電気化学システムのHIT分類

システムに応じて、化学電流源の種類、：

• 鉛（酸）。
• ニッケル・カドミウム、ニッケル - 鉄、ニッケル、亜鉛;
• マンガン、亜鉛、銅、亜鉛、水銀、亜鉛、亜鉛 - 塩化。
• 銀・亜鉛、銀、カドミウム、
• 空気 - 金属。
• ニッケル水素や銀、水素;
• マンガン - マグネシウム;
• リチウムとt。D。

HITの近代的な使用

電流源、化学 これは、現在では使用されます。

• 車;
• ポータブルデバイス;
• 軍事や宇宙技術。
• 科学機器;
• 医学（ペースメーカー）。

家庭でのHITの身近な例：

• 電池（乾電池）。
• バッテリーポータブル家電や電子機器。
• 無停電電源装置。
• 車のバッテリー。

特に、広く電気のリチウム化学源を採用しました。 これは、リチウム（Li）は、最も高いエネルギー密度を有するという事実によるものです。 それが負誇るという事実 電極電位 のすべての他の金属のを。 先にCCSと動作電圧の具体的なエネルギーの他のすべての値のリチウムイオン電池（LIA）。 道路輸送 - 今、彼らは徐々に新しい球を習得します。 リチウム電池の改善に関連する将来の科学の発展では、極薄のデザインと大型大型電池の方向に移動します。