Typy galvanických článků: konstrukce a provoz solných, alkalických a lithiových baterií a akumulátorů

Různé typy elektrochemických článků přeměňují svou chemickou energii na elektrický proud. Své jméno dostali na počest italského vědce Galvaniho, který provedl první takové experimenty a studie. Elektřina vzniká chemickou interakcí dvou kovů (obvykle zinku a mědi) v elektrolytu.

Princip fungování

Vědci umístili měděné a zinkové desky do nádob s kyselinou. Byly spojeny vodičem, na prvním se vytvořily plynové bubliny a druhé se začalo rozpouštět. Tím bylo prokázáno, že vodičem protéká elektrický proud. Po Galvanim se experimentů ujal Volt. Vytvořil válcový prvek, který vypadá jako svislý sloup. Skládal se ze zinkových, měděných a látkových prstenů, předem napuštěných kyselinou. První prvek měl výšku 50 cm a napětí, které vytvářelo, člověk cítil.

Princip činnosti spočívá v tom, že dva druhy kovů v elektrolytickém prostředí interagují, v důsledku čehož vnějším obvodem začne protékat proud. Moderní galvanické články a akumulátory se nazývají baterie. Jejich napětí závisí na použitém kovu. Zařízení je uloženo ve válci z měkkého plechu. Jako elektrody působí mřížky s oxidačním a redukčním nástřikem.

Přeměna chemické energie na elektřinu eliminuje možnost obnovy vlastností baterií. Během provozu prvku se skutečně spotřebovávají činidla, díky čemuž se proud snižuje. Redukční činidlo je obvykle záporný terminál lithia nebo zinku. Během provozu ztrácí elektrony. Kladná část je vyrobena ze solí kovů nebo oxidu hořečnatého, vykonává práci oxidačního činidla.

Za normálních podmínek elektrolyt neprochází proudem, rozkládá se na ionty pouze při uzavření okruhu. To je to, co určuje vzhled vodivosti. Jako elektrolyt se používá kyselý roztok, sodné nebo draselné soli.

Odrůdy prvků

Baterie se používají k napájení spotřebičů, přístrojů, zařízení, hraček. Všechny galvanické články podle schématu jsou rozděleny do několika typů:

• solný;
• alkalické;
• lithium.

Nejoblíbenější jsou solné baterie vyrobené ze zinku a manganu. Prvek v sobě spojuje spolehlivost, kvalitu a rozumnou cenu. V poslední době však výrobci omezují nebo úplně zastavují svou výrobu, protože firmy vyrábějící domácí spotřebiče na ně postupně zvyšují požadavky. Hlavní výhody tohoto typu galvanické baterie jsou:

• univerzální parametry, které umožňují jejich použití v různých oblastech;
• snadná obsluha;
• nízké náklady;
• jednoduché výrobní podmínky;
• dostupné a levné suroviny.

Mezi nevýhody patří krátká životnost (ne více než dva roky), pokles vlastností vlivem nízkých teplot, pokles kapacity s rostoucím proudem a pokles napětí během provozu. Když jsou solné baterie vybité, mohou unikat, protože kladný objem elektrody vytlačuje elektrolyt. Vodivost je zvýšena grafitem a sazemi, aktivní směs tvoří oxid manganičitý. Životnost přímo závisí na objemu elektrolytu.

První alkalické prvky se objevily v minulém století. Roli oxidačního činidla v nich hraje mangan a redukčním činidlem je zinkový prášek. Pouzdro baterie je spojeno, aby se zabránilo korozi. Ale použití rtuti bylo zakázáno, takže byly potaženy směsí zinkového prášku s inhibitory rzi.

Účinnou látkou v zařízení s galvanickým článkem je jedná se o zinek, indium, olovo a hliník. Aktivní hmota zahrnuje saze, mangan a grafit. Elektrolyt je vyroben z draslíku a sodíku. Suchý prášek výrazně zlepšuje výkon baterie. Zásadité mají při stejných rozměrech jako u druhů solí velkou kapacitu. Dobře fungují i ​​při silném mrazu.

Lithiové články se používají k napájení moderních technologií. Dodávají se ve formě baterií a akumulátorů různých velikostí. První obsahují pevný elektrolyt, zatímco jiná zařízení obsahují tekutý elektrolyt. Tato možnost je vhodná pro zařízení, která vyžadují stabilní napětí a střední proudové nabíjení. Lithiové baterie lze nabíjet několikrát, baterie jsou použity pouze jednou, nejsou otevřeny.

Rozsah použití

Na výrobu elektrochemických článků je kladena řada požadavků. Pouzdro baterie musí být spolehlivé a utěsněné. Elektrolyt nesmí unikat a do zařízení se nesmí dostat cizí látky. V některých případech, když kapalina vytéká, rozsvítí se. Poškozený prvek nelze použít. Rozměry všech baterií jsou prakticky stejné, liší se pouze rozměry baterií. Prvky mohou mít různé tvary: válcové, hranolové nebo kotoučové.

Všechny typy zařízení mají společné výhody: jsou kompaktní a lehké, přizpůsobené do různých rozsahů provozních teplot, mají velkou kapacitu a pracují stabilně v různých podmínky. Existují také některé nevýhody, ale vztahují se na určité typy prvků. Solné dlouho nevydrží, lithiové jsou konstruovány tak, že se při odtlakování mohou vznítit.

Aplikací pro baterie je celá řada:

• digitální technologie;
• Dětské hračky;
• lékařské přístroje;
• obranný a letecký průmysl;
• vesmírná výroba.

Elektrochemické články se snadno používají a jsou cenově dostupné. S některými druhy je ale potřeba zacházet opatrně a v případě poškození je nepoužívat. Před nákupem baterií si musíte pečlivě prostudovat pokyny k zařízení, které budou napájet.