Galvaanielementide tüübid: soola-, leelis- ja liitiumakude ning akude disain ja töö

Erinevat tüüpi elektrokeemilised elemendid muudavad oma keemilise energia elektrivooluks. Nad said oma nime Itaalia teadlase Galvani auks, kes viis läbi esimesed sellised katsed ja uuringud. Elekter tekib kahe metalli (tavaliselt tsingi ja vase) keemilisel vastasmõjul elektrolüüdis.

Tööpõhimõte

Teadlased asetasid vask- ja tsinkplaadid happega anumatesse. Need ühendati juhiga, esimesel tekkisid gaasimullid ja teine ​​hakkas lahustuma. See tõestas, et juhti läbib elektrivool. Pärast Galvanit asus Volt katseid tegema. Ta lõi silindrilise elemendi, mis näeb välja nagu vertikaalne sammas. See koosnes tsingist, vasest ja riidest rõngastest, mis olid eelnevalt happega immutatud. Esimese elemendi kõrgus oli 50 cm ja selle tekitatud pinget tundis inimene.

Toimimispõhimõte seisneb selles, et elektrolüütilises keskkonnas interakteeruvad kahte tüüpi metallid, mille tulemusena hakkab välist vooluringi läbima vool. Kaasaegseid galvaanielemente ja akusid nimetatakse patareideks. Nende pinge sõltub kasutatavast metallist. Seade asub pehmest lehtmetallist silindris. Oksüdatsiooni- ja redutseerimispihustusega võred toimivad elektroodidena.

Keemilise energia muundamine elektriks välistab võimaluse akude omaduste taastamiseks. Tõepoolest, elemendi töötamise ajal tarbitakse reaktiive, mille tõttu vool väheneb. Redutseerija on tavaliselt liitiumi või tsingi negatiivne ots. Töötamise ajal kaotab see elektrone. Positiivne osa on valmistatud metallisooladest või magneesiumoksiidist, see teeb oksüdeeriva aine tööd.

Normaalsetes tingimustes elektrolüüt voolu ei läbi, see laguneb ioonideks ainult siis, kui ahel on suletud. See määrabki juhtivuse välimuse. Elektrolüüdina kasutatakse happelahust, naatriumi- või kaaliumisooli.

Elementide sordid

Patareisid kasutatakse seadmete, seadmete, seadmete, mänguasjade toiteks. Kõik galvaanilised elemendid vastavalt skeemile jagunevad mitut tüüpi:

• soolalahus;
• aluseline;
• liitium.

Kõige populaarsemad on tsingist ja mangaanist valmistatud soolapatareid. Element ühendab endas töökindluse, kvaliteedi ja mõistliku hinna. Kuid viimasel ajal on tootjad oma tootmist vähendanud või täielikult lõpetanud, kuna kodumasinaid tootvad ettevõtted suurendavad järk-järgult neile esitatavaid nõudeid. Seda tüüpi galvaanilise aku peamised eelised on:

• universaalsed parameetrid, mis võimaldavad neid kasutada erinevates valdkondades;
• lihtne töö;
• odav;
• lihtsad tootmistingimused;
• kättesaadavad ja odavad toorained.

Puuduste hulgas on lühike kasutusiga (mitte rohkem kui kaks aastat), omaduste vähenemine madalate temperatuuride tõttu, võimsuse vähenemine voolu suurenemisega ja pinge langus töö ajal. Kui soolalahus patareid on tühjenenud, võivad need lekkida, kuna elektroodi positiivne maht surub elektrolüüdi välja. Juhtivust suurendavad grafiit ja tahm, aktiivne segu koosneb mangaandioksiidist. Kasutusiga sõltub otseselt elektrolüüdi mahust.

Esimesed leeliselised elemendid ilmusid eelmisel sajandil. Nendes oksüdeerija rolli mängib mangaan ja redutseerija on tsingipulber. Aku korpus on korrosiooni vältimiseks ühendatud. Kuid elavhõbeda kasutamine oli keelatud, seetõttu kaeti need tsingipulbri ja roosteinhibiitorite segudega.

Toimeaine galvaanilise elemendi seadmes on need on tsink, indium, plii ja alumiinium. Aktiivmass sisaldab tahma, mangaani ja grafiiti. Elektrolüüt on valmistatud kaaliumist ja naatriumist. Kuivpulber parandab oluliselt aku jõudlust. Soolaliikidega samade mõõtmetega leeliselised on suure mahutavusega. Nad jätkavad head tööd isegi tugeva külmaga.

Liitiumelemente kasutatakse kaasaegse tehnoloogia toiteks. Need on erineva suurusega patareide ja akude kujul. Esimesed sisaldavad tahket elektrolüüti, teised aga vedelat elektrolüüti. See valik sobib seadmetele, mis nõuavad stabiilset pinget ja keskmist voolu. Liitiumakusid saab laadida mitu korda, patareisid on kasutatud ainult ühe korra, neid ei avata.

Kohaldamisala

Elektrokeemiliste elementide tootmisele esitatakse mitmeid nõudeid. Aku korpus peab olema töökindel ja suletud. Elektrolüüt ei tohi välja lekkida ja seadmesse ei tohi sattuda võõrkehi. Mõnel juhul, kui vedelik välja voolab, süttib see. Kahjustatud elementi ei saa kasutada. Kõikide akude mõõdud on praktiliselt samad, erinevad ainult akude mõõdud. Elemendid võivad olla erineva kujuga: silindrilised, prismakujulised või ketaskujulised.

Kõikidel seadmetüüpidel on ühised eelised: need on kompaktsed ja kerged, kohandatud erinevatele töötemperatuuri vahemikele, on suure võimsusega ja töötavad stabiilselt erinevates tingimustes tingimused. Samuti on mõned puudused, kuid need kehtivad teatud tüüpi elementide kohta. Soolased ei pea kaua vastu, liitiumi omad on paigutatud nii, et võivad rõhu vähendamisel süttida.

Patareide jaoks on palju rakendusi:

• digitaaltehnoloogia;
• Laste mänguasjad;
• meditsiiniseadmed;
• kaitse- ja lennutööstus;
• ruumi tootmine.

Elektrokeemilisi elemente on lihtne kasutada ja taskukohased. Kuid mõnda liiki tuleb hoolikalt käsitseda ja neid ei tohi kasutada, kui need on kahjustatud. Enne patareide ostmist peate hoolikalt uurima nende toiteallika juhiseid.