Galvaaniset elementit: toimintaperiaate ja lajikkeet

Nykyään galvaaniset solut ovat yksi yleisimmistä nykyisistä kemiallisista lähteistä. Puutteistaan huolimatta niitä käytetään aktiivisesti sähkötekniikassa ja niitä parannetaan jatkuvasti.

Toiminnan periaate

Yksinkertaisin esimerkki galvaanisen solun toiminnasta näyttää tästä. Lasipurkissa, jossa on rikkihapon vesiliuos, upotetaan kaksi levyä: yksi kupari, toinen sinkki. Ne tulevat elementin positiivisiksi ja negatiivisiksi pylväiksi. Jos nämä johtimet on kytketty johtimella, saadaan yksinkertaisin sähköpiiri. Elementin sisällä virta kulkee sinkkilevystä, jolla on negatiivinen varaus kuparilevylle, joka on positiivisesti varautunut. Ulkoketjussa varautuneiden hiukkasten liike tapahtuu päinvastaisessa suunnassa.

Vedyn ionien ja rikkihapon happamien jäännösten vaikutuksesta liikkuu eri suuntiin. Vety saa sen lataukset kuparilevylle ja happojauhetta - sinkkiä. Joten elementin päätelaitteita tuetaan jännitteellä. Samalla vedyn kupli laskeutuu kuparilevyn pinnalle, mikä heikentää galvaanisen solun toimintaa. Vety luo ylimääräisen jännitteen yhdessä levyn metallin kanssa, jota kutsutaan polarisaation sähkömoottorivoimaksi. Tämän EMF: n varaussuunta on galvaanisen solun EMF: n lataussuunnan vastakohta. Bubbles itse aiheuttavat lisäresistanssia elementissä.

Tarkasteltu elementti on klassinen esimerkki. Todellisuudessa tällaisia galvaanisia soluja ei yksinkertaisesti käytetä suuren polarisaation vuoksi. Jotta se ei tapahdu, elementtejä valmistettaessa lisätään erityinen aine, joka absorboi vetyatomeja, jota kutsutaan depolarisaattoriksi, niiden koostumukseen. Yleensä nämä ovat valmisteita, jotka sisältävät happea tai klooria.

Nykyaikaisten galvaanisten solujen edut ja haitat

Nykyaikaiset galvaaniset solut on valmistettu eri materiaaleista. Yleisimpiä ja tutumpia ovat hiilen ja sinkin elementit, joita käytetään sormenpäissä toimivissa paristoissa. Niiden plusseihin voi liittyä suhteellinen halpa, mikä on huono - lyhyt säilyvyysaika ja pieni teho.

Kätevämpi vaihtoehto on emäksiset galvaaniset solut. Niitä kutsutaan myös mangaani-sinnaksi. Tässä elektrolyytti ei ole kuiva aine, kuten hiili, mutta alkalinen liuos. Poistumatta tällaiset elementit eivät käytännössä saa kaasua, koska ne voidaan tehdä hermeettisesti. Tällaisten elementtien säilyvyys on korkeampi kuin hiili-sinkki.

Elohopeaelementit ovat samankaltaisia kuin emäksiset. Elohopeaoksidia käytetään tässä. Tällaisia virtalähteitä käytetään esimerkiksi lääketieteellisiin laitteisiin. Niiden edut - vastustuskyky korkeille lämpötiloille (jopa +50 ° C ja joissakin malleissa jopa +70 ° C), vakaa jännite, korkea mekaaninen lujuus. Haitta on elohopean myrkyllisyysominaisuudet, minkä vuoksi on erittäin tärkeää käsitellä hyvin niitä elementtejä, jotka ovat selvittäneet aikansa ja lähettäneet ne käsittelyyn.

Joissakin elementeissä katodien valmistamiseen käytetään hopeaoksidia, mutta metallien korkean hinnan takia niiden käyttö on taloudellisesti kannattamatonta. Yleisimmät elementit litium-anodeilla. Niillä on myös korkeat kustannukset, mutta niillä on suurin jännitys kaikkien galvaanisten solujen tyypin mukaan.

Toinen galvaanisten solujen tyyppi on pitoisuus galvaanisia soluja. Niissä hiukkasliikkeen prosessi voi edetä siirron ja ilman ionien siirtoa. Ensimmäinen tyyppi on elementti, jossa kaksi identtistä elektrodia upotetaan eri pitoisuuden omaaviin elektrolyyttiliuoksiin , jotka on erotettu puoliläpäisevällä osuudella. Tällaisissa elementeissä emf johtuu siitä, että ioneja siirretään liuokseen, jolla on pienempi konsentraatio. Toisen tyyppisissä elementeissä elektrodit valmistetaan eri metalleista ja pitoisuus tasoitetaan kemiallisilla prosesseilla, jotka esiintyvät kussakin elektrodissa. Näiden elementtien sähkövoimavoima on korkeampi kuin ensimmäisen tyypin elementit.