Galvanični elementi: načelo delovanja in sorte

Danes so galvanske celice med najpogostejšimi kemikalijami viri toka. Kljub svojim pomanjkljivostim se aktivno uporabljajo v elektrotehniki in se nenehno izboljšujejo.

Načelo delovanja

Najpreprostejši primer operacije galvanskih celic je takšen. V stekleni kozarci z vodno raztopino žveplene kisline potopimo dve plošči: en - baker, drugi - cink. Postanejo pozitivni in negativni poli elementa. Če so ti poli povezani s prevodnikom, je najpreprostejši električni tokokrog. V notranjosti celice se tok iz cinkove plošče, ki ima negativen naboj, prehaja na bakreno ploščo, ki je pozitivno napolnjena. V zunanji verigi se bo gibanje nabranih delcev zgodilo v nasprotni smeri.

Pod delovanjem sedanjih ionov vodika in kislega ostanka žveplove kisline se bo gibalo v različnih smereh. Vodik bo dala svoje bakrene bakrene plošče, kisli ostanek pa cink. Tako bodo terminali elementa podprti z napetostjo. Istočasno se bodo na površini bakrene plošče ustalili vodni mehurčki, kar bo oslabilo delovanje galvanske celice. Vodik ustvarja dodatno napetost skupaj s kovino plošče, ki se imenuje elektromotorna sila polarizacije. Smer polnjenja tega elektromagnetnega polja je v nasprotju s smerjo polnjenja elektromagnetnega polja galvanske celice. Mehurčki sami ustvarijo dodatno upornost v elementu.

Element, ki smo ga preučili, je klasičen primer. V resnici se takšne galvanske celice preprosto ne uporabljajo zaradi velike polarizacije. Da to ne pride, se pri izdelavi elementov v svoji sestavi doda posebna snov, ki absorbira atome vodika, imenovana depolarizator. To so praviloma pripravki, ki vsebujejo kisik ali klor.

Prednosti in slabosti sodobnih galvanskih celic

Sodobne galvanske celice so izdelane iz različnih materialov. Najpogostejši in znani tip so elementi premoga in cinka, ki se uporabljajo v baterijah s prsti. V svoje pluse lahko povežete relativno poceni, tako da boste v kratkem roku in nizki porabi.

Udobnejša možnost je alkalne galvanske celice. Imenujejo se tudi mangan-cink. Tukaj elektrolit ni suha snov, kot je premog, ampak alkalna raztopina. Takšni elementi, ki se izpuščajo, praktično ne oddajajo plina, zaradi tega, ker jih lahko naredimo hermetično. Rok uporabnosti takšnih elementov je višji kot pri premogovem cinku.

Elementi živega srebra so po zasnovi podobni alkalnim. Tukaj se uporablja oksid živega srebra. Takšni trenutni viri se uporabljajo, na primer, za medicinsko opremo. Njihove prednosti - odpornost proti visokim temperaturam (do +50, pri nekaterih modelih pa do +70 ° C), stabilna napetost, visoka mehanska trdnost. Pomanjkljivost je strupene lastnosti živega srebra, zaradi česar je treba skrbno ravnati z elementi, ki so določili svoj čas in jih poslali v obdelavo.

V nekaterih elementih se srebrov oksid uporablja za izdelavo katod, vendar je zaradi visokih stroškov kovine njihova uporaba ekonomsko nedonosna. Pogostejši elementi z litijskimi anodami. Imajo tudi visoke stroške, vendar imajo največjo napetost med vsemi vrstami obravnavanih galvanskih celic.

Druga vrsta galvanskih celic je koncentracija galvanskih celic. V njih se lahko nadaljuje postopek gibanja delcev in brez prenosa ionov. Prvi tip je element, v katerega se potopita dve enaki elektrodi elektrolitne raztopine različne koncentracije, ločene s polprepustno particijo. V takšnih elementih je emf posledica dejstva, da se ioni prenesejo v raztopino z nižjo koncentracijo. V elementih druge vrste so elektrode izdelane iz različnih kovin, koncentracija pa se izenači s kemičnimi procesi, ki se pojavljajo na vsaki elektrodi. Elektromotorna sila ti elementi so višji od tistih iz prvega tipa.