загрузка...
загрузка...
На головну

Промислові джерела струму

  1. I.4. Джерела римського права
  2. Активи приладобудівного заводу та джерела їх утворення на початок звітного місяця
  3. АНОНІМНІ ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ
  4. Хворі люди і здорові бактеріоносії - джерела зараження оточуючих людей.
  5. Побутові джерела іонізуючого випромінювання
  6. Види і джерела іонізуючих випромінювань у виробничій, побутовій та навколишнього середовищах.
  7. Види і джерела маркетингової інформації.

Всі хімічні джерела енергії можна розділити на два типи; одноразового дії - елементи и багаторазового дії - акумулятори. Елементи застосовуються у вигляді повністю герметизованих сухих батарей, або наливних в які для їх використання треба заливати воду або електроліт. Найбільш поширені сухі елементи і батареї на їх основі

сухі елементи. Недоліком елемента Даніеля-Якобі і йому подібних є наявність рідких розчинів, які можуть випливати і потрапляти на навколишні предмети. Тому такі елементи в даний час використовують тільки в лабораторних умовах. Сухий елемент ( «електрична батарейка») широко використовується для харчування радіоприймачів, ліхтарів, наручних годинників і т.д. Його зручність полягає в тому, що всі складові частини-тверді або пастоподібні речовини. Схема сухого елемента представлена ??на рис. 11. Анодом в сухому елементі служить цинкова оболонка 1, а катодом - графітовий стрижень 2, занурений в суміш оксиду марганцю (IV) і вугільної крихти 3. Електролітом служить пастообразная суміш хлоридів амонію і цинку 4. При роботі елемента відбуваються такі процеси:

(-) Zn(Тв) - 2e > Zn2+(Водн)

(+) 2МnO2 (Тв) + 2NH4+(Водн) + 2e >

Мn2О3 (тв) + 2NH3 (Водн) + Н2О(Ж)

Сумарна токообразующая реакція:

Zn(Тв) + 2MnO2 (тв) + 2NH4+(Водн) >

Zn2+(Водн) + Мп2О3 (Тв) + 2NH3 (Водн) + H2O(Ж)

е.р.с. сухого елемента становить 1,25 ... 1,50 В.

Малюнок 29 - Схема сухого елемента

Недоліком сухих елементів є обмежений термін зберігання (1 ... 2 роки), причиною якого є так званий саморазряд, Понижуючий ємність, тобто кількість енергії, яке може запасти або віддати джерело струму, І різниця потенціалов.Напряженіе або різниця потенціалів елемента завжди нижче е.р.с. і залежить від величини розрядного струму. На графіку (рисунок 12) наведена залежність часу роботи і напруги елемента від розрядного струму.

Акумулятори. Описані вище джерела струму, які після розрядки або витрачення одного з речовин, не можна використовувати повторно, називаються первинними елементами. Акумулятори називаються вторинними елементами, т. к. можуть експлуатуватися протягом тривалого часу завдяки можливості перезарядки, в ході якої відбувається регенерація реагентів. Розглянемо два види акумуляторів.

 Свинцевий акумулятор. Заряджений свинцевий акумулятор складається з свинцевих анодів і катодів у вигляді свинцевої решітки, заповненої оксидом свинцю (IV). В якості електроліту використовується 30% розчин сірчаної кислоти (щільність 1,275 г · см-3).

При розрядці акумулятор працює як звичайний гальванічний елемент і є джерелом постійного струму. На електродах відбуваються такі процеси:

(-) Рb(Тв) + SO42(Водн) - 2e > PbSO4 (тв)

(+) РbO2 (тв) + 4Н+(Водн) + SO42(Водн) + 2e > PbSO4 (тв) + 2H2O(Ж)

В ході розряду пластини покриваються шаром сульфату свинцю, а концентрація розчину сірчаної кислоти зменшується. Напруга зарядженого акумулятора складає 1,95-2,15 В і при розряді поступово зменшується. Коли концентрація сірчаної кислоти зменшується до 18-20%, виробляють заряд акумулятора. Для цього його підключають до джерела постійного струму і проводять процес електролізу. При цьому електродні реакції протікають у зворотному напрямку, а саме:

(-) PbSO4 (тв) +2e > Pb(Та) + SO42(Водн)

(+) PbSO4 (тв) + 2H2O(Ж) - 2e > PbO2 (тв) + 4H+(Водн) + SO42(Водн)

В процесі заряду концентрація сірчаної кислоти збільшується, а пластини приходять в початковий стан, після чого може проводитися розряд акумулятора.

 Залізно-нікелевий акумулятор. Анодами служать залізні пластини, а катоди є нікелеві або залізні пластини, на які нанесено активна маса, яка містить гідроксид нікелю (III) - Ni (OH)3 або NiOOH. Електроліт - водний розчин КОН. Напруга зарядженого акумулятора складає 1,37-1,41 В. При розрядці відбуваються такі процеси:

(-) Fe(Тв) + 2OH-(Водн) - 2e > Fe (OH)2 (тв)

(+) 2NiOOH(Тв) + 2H2O(Ж) + 2e > 2Ni (OH)2 (тв) + 2OH-(Водн)

Токообразующая реакція:

Fe(Тв) + 2NiOOH(Тв) + 2Н2О(Ж) = 2Ni (OH)2 (тв) + Fe (OH)2 (тв)

З рівняння випливає, що при розрядці концентрація електроліту не змінюється. Пропускаючи потім постійний електричний струм, змушують реакції протікати в зворотному напрямку - відбувається заряд акумулятора.

паливний елемент. У паливному елементі протікає реакція окислення палива або продуктів його переробки (водню, оксиду вуглецю, водяної газу і ін.) Киснем. Виділяється енергія безпосередньо перетворюється в постійний електричний струм. Коефіцієнт використання палива складає понад 80%, в той час як звичайні теплосилові установки, що використовуються для отримання електроенергії, характеризуються коефіцієнтами 30-35%.

Розглянемо як приклад воднево-кисневий елемент, схема якого наведена на малюнок 30. Газоподібні водень і кисень пропускають через пористі вугільні електроди 1 в концентрований розчин лугу 2. Щоб знизити енергію активації процесів окислення водню і відновлення кисню, електроди покриті спеціальними каталізаторами. На електродах протікають наступні процеси:

Анод: 2Н2 (г) + 4ОН-(Водн) - 4e > 4Н2О(Ж)

Катод: Про2 (г) + 2Н2О(Ж) + 4e > 4OH-(Водн)

або сумарно:

2 (г) + Про2 (г) = 2Н2О(Ж)

Паливні елементи - перспективні джерела енергії майбутнього. На американських космічних кораблях використовувалися воднево-кисневі елементи, причому за рахунок утворюється в елементі води поповнювалися запаси питної води для космонавтів.

Малюнок 30-Схема паливного елемента

 



Попередня   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   Наступна

Види сорбції; адсорбційна рівновага | СИСТЕМИ | Розчини. | осмотичний тиск | Відносне зниження тиску насиченої пари розчинника над розчином дорівнює молярної частки розчиненої речовини. | Електролітична дисоціація | Іонні реакції. | гідроліз солей | Глава IV. електрохімічні процеси | Електродні і окислювально-відновні (ОВ) потенціали |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати