Kasalukuyang pinagkukunan, kemikal. Mga uri ng mga kemikal kasalukuyang pinagkukunan at aparato

Kasalukuyang pinagkukunan , kemikal (dinaglat HIT) - adaptation, kung saan ang enerhiya ng isang redox reaksyon ay convert sa elektrikal enerhiya. Ang kanilang mga iba pang mga pangalan - isang electrochemical cell, galbaniko cell , isang electrochemical cell. Ang kanilang mga operating prinsipyo ay ang mga sumusunod: ang pakikipag-ugnayan ng dalawang reagents sanhi ng isang kimikal reaksyon na may isang pare-pareho ang electric kasalukuyang power allocation. Sa ibang mga kasalukuyang pinagkukunan proseso na lumilikha ng kuryente ay nangyayari multi-stage scheme. Unang inilabas thermal enerhiya, pagkatapos ito ay transformed sa mechanical at lamang pagkatapos ay sa elektrikal enerhiya. Advantage HIT - isa-stage na proseso, ibig sabihin ang kuryente ay nakuha nang direkta, bypassing ang mga hakbang ng pagbibigay ng thermal at mechanical energies.

kuwento

Paano ginawa ang unang kasalukuyang source? pinagkukunan ng kemikal ay tinawag galbaniko cell pagkatapos ng Italyano siyentipiko ng ikalabing-walo siglo - Luigi Galvani. Siya ay isang manggagamot, anatomista, physiologist at pisisista. Isa sa mga lugar ng kanyang mga pananaliksik ay upang pag-aralan ang mga reaksyon ng mga hayop sa iba't-ibang mga panlabas na impluwensya. Ang mga kemikal na paraan ng paggawa ng koryente ay nabuksan Galvani sinasadyang, sa panahon ng isa sa kanyang mga eksperimento sa mga frogs. Ito ay konektado sa isang raw palakasin ang loob sa palaka binti ng dalawang metal plates. Kapag nangyari ito ng laman. Sariling paliwanag ng ito kababalaghan ng Galvani ang mali. Ngunit ang mga resulta ng kanyang mga eksperimento at obserbasyon nakatulong ang kanyang kababayang si Alessandro Volta sa kasunod na pag-aaral.

Volta expounded sa kanyang trabaho sa teorya ng pangyayari ng mga de-koryenteng kasalukuyang sa pamamagitan ng isang kimikal reaksyon sa pagitan ng dalawang metal sa contact na may maskulado tissue ng palaka. Ang unang kemikal kasalukuyang pinagkukunan ay tumingin tulad ng isang lalagyan na may mag-asim, na may plates mailubog doon ng sink at tanso.

Sa pang-industriya-scale CCS ay nagsimulang upang ma-produce sa ikalawang kalahati ng ikalabinsiyam na siglo, salamat sa Frenchman Leklanshe na imbento ang pangunahing mangganeso-sink cell na may asin electrolyte, ipinangalan sa kanya. Pagkatapos ng ilang taon, ito ay nai-pinabuting electrochemical cell sa iba pang mga siyentipiko at ang tanging pangunahing pinagkukunan ng kemikal ng kuryente bago 1940.

Disenyo at pagpapatakbo HIT

kemikal kasalukuyang source aparato ay may kasamang dalawang electrodes (conductor ng unang uri) at sa mga pumapagitang mga electrolyte (konduktor ng ikalawang uri, o ion na konduktor). Sa hangganan ng electronic mga potensyal na arises pagitan ng mga ito. Ang electrode kung saan ang pagbabawas ng agent ay oxidized na tinatawag na ang mga negatibong elektrod, at ang isa kung saan ang oxidant pagbawi - katod. Sama-sama sa electrolyte, ay bumubuo sila ng isang electrochemical system.

Ang isang byproduct ng redox reaksyon sa pagitan ng mga electrodes ay ang pangyayari ng isang electric kasalukuyang. Sa panahon na reaksyon na ito, ang pagbabawas ng agent ay oxidised at oxidant ay nagbibigay sa mga electron na tumatanggap ng mga ito at dahil sa ito ay ibinalik. Ang pagkakaroon ng electrolyte sa pagitan ng mga katod at ang anod ay isang paunang kinakailangan reaksyon. Kung lamang haluin blanquete ng dalawang magkaibang mga metal, walang electric discharge ay hindi mangyayari, ang lahat ng enerhiya ay inilabas bilang init. electrolyte ay kinakailangan upang i-streamline ang proseso ng elektron transfer. Karamihan sa mga madalas na nagsisilbing asin solusyon o unti-unting mawala sa kalidad nito.

Ang electrodes ng metal plate o grid. Sa kanilang immersion in electrolyte arises electric potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga ito - ang mga bukas na circuit boltahe. anode ay may isang ugali sa epekto ng mga electron at isang katod - sa kanilang pag-aampon. Sa kanilang ibabaw kemikal reaksyon ay nagsisimula. Sila ay tumigil sa pamamagitan ng pagbubukas ng chain, pati na rin kapag ang isa sa mga reactants consumed. Breaking ay tumatagal ng lugar sa pamamagitan ng pag-alis ng isa sa mga electrodes o electrolyte.

Komposisyon electrochemical systems

Kasalukuyang pinagmumulan kemikal oxidants ay ginagamit bilang oxygen acid asing-gamot, oksiheno, halides, mas mataas na mga metal oxides nitroorganic compound at t. D. Pagbawas ahente doon ay nangasumpungang metal at ang kanilang mga mas mababang oxides, hydrogen, at haydrokarbon compounds. Tulad ng electrolytes ginamit:

1. May tubig solusyon ng asido, alkalina, asin at iba pa. D.
2. Nonaqueous solusyon sa ion kondaktibiti nakuha sa pamamagitan ng dissolving ang asin sa organic o tulagay solvents.
3. asin natutunaw.
4. Solid compounds na may ionic lattice, kung saan isa sa mga palipat-lipat ions.
5. Matrix electrolytes. Ito liquid solution o melts ay matatagpuan sa pores ng isang matatag na di-kondaktibo katawan - elektronositelya.
6. Ion exchange electrolytes. Ito solid na koneksyon sa fixed ionic grupo ng parehong sign. isa pang tanda ni Jonas habang mobile. Ang property na ito ay gumagawa ang koryente ng electrolyte unipolar.

galbaniko baterya

Chemical kasalukuyang pinagkukunan binubuo ng electrochemical cell - cell. Tensyon sa isa sa mga cell na ito ay maliit - mula sa 0.5 sa 4V. Depende sa pangangailangan, HIT gamitin galbaniko baterya, na binubuo ng ilang mga serially konektado elemento. Minsang ginagamit ito sa parallel o sa serye-parallel na koneksyon ng ilang mga elemento. Sa isang serye circuit laging isama lamang ang parehong pangunahing mga cell o baterya. Sila ay dapat na may parehong mga parameter ay: electrochemical system, disenyo, proseso ng pagkakaiba-iba at laki. Para sa mga parallel na koneksyon ay posible na gamitin ang mga elemento ng iba't-ibang mga sukat.

uuri HIT

Chemical pinagmumulan naiiba sa:

• laki;
• konstruksiyon;
• reagents;
• Nature energoobrazuyuschey reaksyon.

Ang mga parameter na tukuyin ang pagganap ng CCS na angkop para sa isang partikular na application.

Pag-uuri ng electrochemical cell batay sa mga pagkakaiba sa mga prinsipyo ng operasyon. Depende sa mga katangian, makilala:

1. Pangunahing pinagmumulan ng kemikal - hindi kinakailangan item. Mayroon silang isang tiyak reagents stock, na kung saan ay natupok sa reaksyon. Pagkatapos tulad ng full discharge cell loses kahusayan. Sa isa pang pangunahing HIT ay tinatawag galbaniko cell. Faithful ay tawagan lamang ang mga ito - ang mga elemento. Ang pinakasimpleng halimbawa ng isang pangunahing pinagmumulan ng kapangyarihan - "Baterya" AA.
2. Rechargeable kemikal kasalukuyang pinagkukunan - baterya (tinatawag din na pangalawang, kabilaan HIT) ay reusable mga sangkap. Sa pamamagitan ng pagpasa ng kasalukuyang mula sa panlabas na circuit sa reverse direksyon sa pamamagitan ng mga baterya matapos ang ganap na discharge ginugol reactants ay regenerated muli iipon ng kemikal enerhiya (sinisingil). Dahil sa ang posibilidad ng singilin mula sa isang panlabas pare-pareho ang kasalukuyang device source ay ginagamit para sa isang mahabang panahon, nang paulit-ulit upang muling magkarga. Ang proseso ng pagbuo ng mga de-koryenteng enerhiya ay tinatawag na ang nagtitipon discharge. Kabilang dito HIT baterya ng maraming mga elektronikong aparato (laptops, mobile phone at iba pa. N.).
3. Thermal pinagkukunan ng kemikal - aparato ng tuloy-tuloy na pagkilos. Sa panahon ng kanilang operasyon doon ay isang tuloy-tuloy na daloy ng mga bagong batch ng reagents at pag-alis ng mga produkto na reaksyon.
4. Ang pinagsamang (polutoplivnyh) electrochemical cell magkaroon ng isang stock ng isa sa mga reactants. Ang ikalawang aparato ay ibinibigay sa labas. Ang buhay ng ang aparato ay depende sa ang supply ng unang reactant. Pinagsama kemikal pinagkukunan ng mga de-koryenteng kasalukuyang ay ginamit bilang mga baterya, kung mayroong ang posibilidad ng pagpapanumbalik ng kanilang singil sa pamamagitan ng pagpasa kasalukuyang mula sa isang panlabas na pinagmulan.
5. HIT renewable recharged wala sa loob o chemically. Para sa kanila, ito ay posible upang palitan pagkatapos ng isang buong bayad na ginugol reagents sa mga bagong bahagi. Iyon ay, ang mga ito ay hindi tuloy-tuloy na mga aparatong pati na rin, tulad ng mga baterya pana-panahon recharged.

katangian HIT

Ang punong-guro na mga katangian ng kemikal na pinagmumulan ng kapangyarihan ay kinabibilangan ng:

1. Buksan ang circuit boltahe (OCV o isang discharging boltahe). Ang rate na ito lalo na nakasalalay sa sistema electrochemical (kumbinasyon ng isang pagbabawas ng agent, ang oxidizing agent at ang electrolyte). Gayundin OCV makakaapekto electrolyte concentration, degree ng discharge, temperatura at iba pa. OCV ay depende sa halaga ng kasalukuyang umaagos sa pamamagitan ng HIT.
2. Power.
3. Ang discharge kasalukuyang - depende sa mga panlabas na circuit paglaban.
4. Kapasidad - ang maximum na halaga ng kuryente na nagbibigay HIT kapag ito ay ganap na discharged.
5. Ang enerhiya na nilalaman - maximum na enerhiya na natanggap sa buong discharge aparato.
6. Energy katangian. Para sa mga baterya, lalo na ito ay garantisadong bilang ng mga bayad-discharge cycles na walang pagbaba ng boltahe o bayad na kapasidad (resource).
7. Temperatura hanay ng pagganap.
8. Imbakan ng oras - ang maximum na halaga ng oras sa pagitan ng paggawa at ang unang paglabas aparato.
9. Serbisyo ng buhay - ang maximum na kabuuang imbakan at work buhay. Para sa fuel cells ay mahalaga panahon ng serbisyo na may tuloy-tuloy at pasulput-sulpot na operasyon.
10. Ang kabuuang enerhiya inihatid para sa buong buhay ng serbisyo.
11. Mechanical lakas na may paggalang sa panginginig ng boses, shock, at iba pa. N.
12. Kakayahang upang gumana sa anumang posisyon.
13. Pagiging maaasahan.
14. Easy maintenance.

Mga kinakailangan para sa HIT

Ang disenyo ng electrochemical cell ay dapat magbigay ng isang kapaligiran kaaya-aya sa pinaka-mahusay na reaksyon. Ang mga kondisyon ay kinabibilangan ng:

• pumipigil sa kasalukuyang pagtagas;
• uniporme sa trabaho;
• mekanikal lakas (kabilang ang sealing);
• paghihiwalay ng reactants;
• magandang contact sa pagitan ng mga electrodes at electrolyte;
• discharge kasalukuyang mula sa mga reaksyon zone sa isang panlabas na output na may minimum na pagkalugi.

Kasalukuyang pinagkukunan, kemikal ay dapat matugunan ang mga sumusunod na mga pangkalahatang mga kinakailangan:

• ang pinakamataas na halaga ng mga tiyak na mga parameter;
• maximum na hanay ng temperatura ng operability;
• ang pinakamalaking stress;
• ang minimum na gastos ng isang yunit ng enerhiya;
• boltahe katatagan;
• singilin ang pangangalaga;
• seguridad;
• kadalian ng maintenance, at may perpektong hindi na kailangan para sa mga ito;
• mahabang serbisyo buhay.

operasyon HIT

Ang pangunahing bentahe ng mga pangunahing mga cell - hindi na kailangan para sa anumang maintenance. Bago mo simulan ang paggamit ng mga ito sapat upang suriin ang mga hitsura, shelf-buhay. Kapag nakakonekta ito ay mahalaga upang obserbahan ang polarity at suriin ang integridad ng mga contact sa aparato. Higit pang mga komplikadong mga pinagmulan ng kemikal - mga baterya, ay demanding ng isang mas seryosong pag-aalaga. Ang layunin ng kanilang serbisyo - ang maximum na extension ng buhay. Na nangangalaga para sa ang baterya ay:

• pagpapanatili ng kalinisan;
• pagsubaybay ng mga bukas na circuit boltahe;
• pagpapanatili ng antas ng electrolyte (para sa refilling lamang distilled water ay maaaring gamitin);
• Control ng electrolyte concentration (sa pamamagitan ng haydromiter - simpleng aparato para sa pagsukat ng likido density).

Sa panahon ng operasyon ng electrochemical cell na kailangan upang sumunod sa lahat ng mga kinakailangan na may kaugnayan sa ligtas na paggamit ng mga de-koryenteng appliances.

HIT Pag-uuri ng sistema electrochemical

Mga uri ng mga kemikal kasalukuyang pinagkukunan, depende sa system:

• humantong (acid);
• nikelado-kadmyum, nikelado-bakal, nikel-sink;
• mangganeso-sink, tanso-sink, mercury, sink, sink-chloride;
• pilak-sink, pilak at cadmium;
• air-metal;
• nikelado-haydrodyen at pilak-hydrogen;
• mangganeso-magnesium;
• lithium at t. d.

Modern paggamit ng HIT

Kasalukuyang pinagkukunan, kemikal Ito ay kasalukuyang ginagamit sa:

• mga sasakyan;
• mga aparatong nabibitbit;
• militar at espasyo teknolohiya;
• pang-agham na kagamitan;
• Medicine (pacemaker).

Pamilyar halimbawa ng HIT sa tahanan:

• baterya (dry cells);
• baterya portable kasangkapan sa bahay at electronics;
• uninterruptible power supply;
• kotse baterya.

Lalo na malawak na pinagtibay lithium pinagkukunan ng kemikal ng kuryente. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang lithium (Li) ang may pinakamataas na densidad ng enerhiya. Ang katotohanan na ipinagmamalaki nito ang mga negatibong elektrod potensyal ng lahat ng iba pang mga riles. Lithium-ion baterya (LIA) nangunguna sa lahat ng iba pang mga halaga ng CCS at tiyak na enerhiya ng nagtatrabaho boltahe. Ngayon sila ay unti-unting master ng isang bagong sphere - kalsada transportasyon. Sa hinaharap na pang-agham developments na may kaugnayan sa pagpapabuti ng lithium baterya, ito ay malilipat sa direksyon ng disenyo ultrathin at malalaking mabigat na-duty na mga baterya.