За да се изготви диаграма на галванична клетка, е необходимо да се разбере принципът на нейното действие, структурните характеристики.
Потребителите рядко обръщат внимание на батериите и батериите, докато тези източници на енергия са най-търсени.
Химически източници на ток
Какво е галванична клетка? Неговата верига е базирана на електролит. Устройството включва малък контейнер, където се намира електролитът, адсорбиран от материала на сепаратора. Освен това схемата на две галванични клетки предполага наличието на катод и анод. Как се казва такава галванична клетка? Схемата, свързваща два метала заедно, предполага редокс реакция.
Най-простата галванична клетка
То предполага наличието на две пластини или пръчки, изработени от различни метали, които са потопени в силен електролитен разтвор. По време на работата на тази галванична клетка се извършва процес на окисление на анода, свързан с връщането на електрони.
На катода - възстановяване, придружено отприемане на отрицателни частици. Има пренос на електрони през външната верига към окислителя от редуциращия агент.
Пример за галванична клетка
За да се направят електронни схеми на галванични елементи е необходимо да се знае стойността на техния стандартен електроден потенциал. Нека анализираме вариант на медно-цинкова галванична клетка, която работи на базата на енергията, освободена при взаимодействието на меден сулфат с цинк.
Тази галванична клетка, чиято схема ще бъде дадена по-долу, се нарича клетка на Якоби-Даниел. Той включва медна пластина, която е потопена в разтвор на меден сулфат (меден електрод), а също така се състои от цинкова пластина, която е в разтвор на своя сулфат (цинков електрод). Разтворите са в контакт един с друг, но за да се предотврати смесването им, елементът използва преграда от порест материал.
Принцип на действие
Как функционира галваничният елемент, чиято верига е Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? По време на неговата работа, когато електрическата верига е затворена, настъпва процесът на окисление на металния цинк.
На контактната му повърхност със солен разтвор се наблюдава трансформация на атомите в Zn2+ катиони. Процесът е придружен от освобождаване на "свободни" електрони, които се движат по външната верига.
Реакцията, протичаща върху цинковия електрод, може да бъде представена по следния начин:
Zn=Zn2+ + 2e-
Възстановяванеметални катиони се извършва върху меден електрод. Отрицателните частици, които влизат тук от цинковия електрод, се комбинират с медни катиони, отлагайки ги под формата на метал. Този процес е както следва:
Cu2+ + 2e-=Cu
Ако добавим двете реакции, обсъдени по-горе, получаваме общо уравнение, което описва работата на цинк-медна галванична клетка.
Цинковият електрод действа като анод, медът служи като катод. Съвременните галванични елементи и батерии изискват използването на един електролитен разтвор, което разширява обхвата на тяхното приложение, прави работата им по-удобна и удобна.
Разновидности на галванични клетки
Най-често срещаните са въглеродно-цинкови елементи. Те използват пасивен въглероден колектор на ток в контакт с анода, който е манганов оксид (4). Електролитът е амониев хлорид, нанесен като паста.
Не се разпространява, така че самата галванична клетка се нарича суха. Неговата характеристика е способността да се „възстановява“по време на работа, което има положителен ефект върху продължителността на техния експлоатационен период. Такива галванични елементи имат ниска цена, но ниска мощност. Когато температурата спадне, те намаляват ефективността си, а когато се повиши, електролитът постепенно изсъхва.
Алкалните елементи включват използването на алкален разтвор, така че те имат достаприложения.
В литиевите клетки активният метал действа като анод, което има положителен ефект върху експлоатационния живот. Литият има отрицателен електроден потенциал, следователно с малки размери такива елементи имат максимално номинално напрежение. Сред недостатъците на такива системи е високата цена. Отварянето на литиеви източници на енергия е експлозивно.
Заключение
Принципът на действие на всяка галванична клетка се основава на редокс процеси, протичащи на катода и анода. В зависимост от използвания метал, избрания електролитен разтвор се променя експлоатационният живот на елемента, както и стойността на номиналното напрежение. В момента се търсят литиеви, кадмиеви галванични клетки, които имат доста дълъг експлоатационен живот.
