Elemente galvanice: principiul acțiunii și soiurilor

Astăzi, celulele galvanice se numără printre cele mai frecvente substanțe chimice surse de curent. În ciuda neajunsurilor lor, ele sunt utilizate în mod activ în inginerie electrică și sunt în mod constant îmbunătățite.

Principiul de funcționare

Cel mai simplu exemplu de operație de celule galvanice arată astfel. Într-un borcan de sticlă cu o soluție apoasă de acid sulfuric, două plăci sunt scufundate: unul - cupru, al doilea - zinc. Ele devin polii pozitivi și negativi ai elementului. Dacă acești poli sunt conectați printr-un conductor, cel mai simplu circuit electric. În interiorul celulei, curentul va curge de pe placa de zinc, care are o sarcină negativă, pe placa de cupru, care este încărcată pozitiv. În lanțul exterior, mișcarea particulelor încărcate va avea loc în direcția opusă.

Sub acțiunea ionilor actuali de hidrogen și a reziduurilor acide de acid sulfuric se vor deplasa în direcții diferite. Hidrogenul își va da încărcăturile pe placa de cupru, iar reziduul de acid - zinc. Deci terminalele elementului vor fi susținute de tensiune. În același timp, bulele de hidrogen se vor depune pe suprafața plăcii de cupru, ceea ce va slăbi acțiunea celulei galvanice. Hidrogenul creează o tensiune suplimentară împreună cu metalul plăcii, care se numește forța electromotive a polarizării. Direcția de încărcare a acestui EMF este opusă direcției de încărcare a EMF a celulei galvanice. Bulele însele creează rezistență suplimentară în element.

Elementul examinat este un exemplu clasic. În realitate, astfel de celule galvanice nu sunt pur și simplu folosite din cauza polarizării mari. Pentru a nu se produce, în fabricarea elementelor, o componentă specială care absoarbe atomii de hidrogen, numită depolarizator, este introdusă în compoziția lor. De regulă, acestea sunt preparate care conțin oxigen sau clor.

Avantajele și dezavantajele celulelor galvanice moderne

Celulele galvanice moderne sunt fabricate din materiale diferite. Cel mai comun și familiar tip sunt elementele de cărbune-zinc utilizate în bateriile cu degetul. Pentru plusurile lor, puteți relaționa relativitatea ieftină, pentru a vă constitui un termen scurt de valabilitate și o putere redusă.

O opțiune mai convenabilă este cea a celulelor galvanice alcaline. Ele sunt numite și mangan-zinc. Aici, electrolitul nu este o substanță uscată, cum ar fi cărbunele, ci o soluție alcalină. Fiind evacuate, astfel de elemente practic nu emit gaze, datorită a ceea ce pot fi făcute ermetic. Perioada de valabilitate a acestor elemente este mai mare decât cea a cărbunelui-zincului.

Elementele de mercur sunt similare în proiectare cu alcaline. Oxidul de mercur este folosit aici. Astfel de surse curente sunt utilizate, de exemplu, pentru echipamente medicale. Avantajele lor - rezistenta la temperaturi ridicate (pana la +50, si in unele modele pana la + 70 ° C), tensiune stabila, rezistenta mecanica ridicata. Dezavantajul este proprietățile toxice ale mercurului, datorită cărora este necesar să se ocupe foarte atent cu elementele care și-au elaborat timpul și să le trimită pentru procesare.

În unele elemente, oxidul de argint este utilizat pentru a face catozi, dar datorită costului ridicat al metalului, utilizarea lor este neprofitabilă din punct de vedere economic. Elemente mai obișnuite cu anozi de litiu. Ei au, de asemenea, un cost ridicat, dar au cea mai mare tensiune între toate tipurile de celule galvanice luate în considerare.

Un alt tip de celule galvanice sunt celulele galvanice de concentrare. În ele, procesul de mișcare a particulelor poate continua cu și fără transfer de ioni. Primul tip este un element în care sunt imersați doi electrozi identici soluții electrolitice concentrații diferite, separate printr-o partiție semipermeabilă. În astfel de elemente, emf se datorează faptului că ionii sunt transferați la o soluție cu o concentrație mai scăzută. În elementele celui de-al doilea tip, electrozii sunt fabricați din metale diferite, iar concentrația este egalizată de procesele chimice care apar pe fiecare dintre electrozi. Forța electromotoare aceste elemente sunt mai mari decât cele de primul tip.