Химические источники тока: гальванические элементы, аккумуляторы, топливный элемент.

Устр-ва, кот примен для непосредс преобр энергии хим ОВ процесса в электр энергию, назыв гальваническими элементами. Их называют также хим источ электр энергии (ХИЭЭ) или хим источн тока. Действие любого гальван элемента основ на протек в нем ОВР. В простейшем случае гальв эл состоит из 2 пластин или стержней, изготовл из различ металлов и погружённых в раствор электролита. Такая система делает возможным пространств разделение ОВР: окисление протекает на одном металле, а восстановление – на другом. Таким образом, электроны передаются от восстановителя к окислителю по внешней цепи. Рассмотрим в качестве примера гальванич эл-т Даниэля-Якоби. Он состоит из Zn и Cu электродов, погр-ых в раст-ры их солей ZnSO4, CuSO4. Они разделены пористой перегородкой. При погруж мет в р-ры солей у каждого из них возник электродный пот-л jZn+2/Zn0=-0.76В, jCu+2/Cu0=+0.34В. jZn более электроопред-ен. При соединении электродов проводником, электроны с Zn электрода переходят на медный и во внеш цепи возник ток, на Zn электроде(аноде) идет окисление – ионы Zn2+ переходят в р-р, анод постеп раств-ся. На медном электроде(катоде) идет восс-ие катионов меди из р-ра CuSO4, мет-ая медь осажд-ся на электроде. Одновр-но часть ионов SO42- переходит из р-ра CuSO4 в р-р ZnSO4. Анодом в гальван элементе явл более активный мет, с более эо потенциалом. Схема (-)А Zn/ZnSO4//CuSO4/CuK(+).A:Zn0-2e=Zn+2(окисление), K:Cu+2+2e=Cu0(Вос-ие). Максим разность потенциалов, кот может быть получена при работе гальван элемента наз-ся электродвиж силой электролита. Она равна разности пот-ов катода и анода. Гальванич элемент Вольта(Zn/H2SO4/Cu). В целом сущ-ет до 600 схем таких эл-ов, они могут быть разнообразного размера и формы. Применение - источники автономного питания радио, фото и электро аппаратуры. Г/э – источники тока одноразового действия, в рез-те их работы анод раз-ся. Этого недостатка лишены ак-ры – хим источники тока многократного исп-я (изобретены в 1860г). в них под действ внеш источ тока накапл хим энергия(зарядка), кот затем переходит в электрич энерг(разрядка). Свинцовый кислотный ак-р. состоит из 2 решетчатых свинцовых пластин, заполн перед зарядкой пастой из оксида свинца, и опущ-ых в 25-30% р-р H2SO4. При этом протек хим реакция и образ труднораств PbSO4. PbO+H2SO4=PbSO4+H2O. В ак-ре исп-ся обратность токообраз-ий ОВР. PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4. Зарядка – Pb+2+2e=Pb0, Pb+2-2e=Pb+4. Для накопл хим энергии ак-р заряжают, подключив пластины к ист тока. В рез-те протек процессов одна пластина пок-ся Pb, другая PbO2 и электроды станов различн по ОВ способностям с различн j. j1=-0,36В, j2=+1,68В. Разрядка ак-ра – работа ак-ря подобна г/э. Pb0-2e=Pb+2, Pb+4+2e=Pb+2. Если соед пластины заряж ак-ра проводником по внеш цепи от Pb к PbO2, происх перенасыщ електронами – возник эл ток. Со врем степ ок-я на электродах выравн, ак-р разряж-ся. Кол-во циклов в ак-ре 250-300. Для получ источ тока с большим напр-ем ак-р соедин с батареей. Применение: старторные ист тока для двиг внутр сгор автомобилей, ист питания для рельс и безрельс транстпорта, энергоснаб систем освещения, средств сигнал-ии, связи, в космич и воен технике.