ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

41. Гальванические элементы

41. Гальванические элементы

Гальванические элементы являются источниками постоянного электрического напряжения и называются первичными элементами. Электрическая энергия, получаемая в этом случае, образуется за счет химических реакций, происходящих внутри элемента. Рассмотрим принцип действия простейшего гальванического элемента.

Элемент (фиг. 56) состоит из сосуда с раствором серной кислоты (H2SO4), в которую погружены две пластины: цинковая и медная. Как показал опыт, цинк в этом случае заряжается отрицательно, а медь — положительно. Элемент имеет два вывода — полюса; положительный (анод) и отрицательный (катод).

Цинковая пластина, опущенная в раствор серной кислота, будет растворяться в ней. Способность цинка легко отдавать свои электроны при-

водит к тому, что атом цинка, оставляя два своих электрона пластине (двухвалентный металл), переходит в раствор в виде положительного иона. Между цинковой пластиной и раствором возникает некоторая разность потенциалов, которая приостанавливает дальнейшее растворение цинковой пластины. Если опустить в раствор серной кислоты вторую цинковую пластину, то с ней произойдет то же, что с первой пластиной. Потенциал обеих пластин будет одинаков, а разность потенциалов между ними будет равна нулю. Опустим в раствор медную пластину. Обладая меньшей способностью растворения, медь по отношению к раствору будет иметь иную разность потенциалов, чем цинк. Теперь между медной и цинковой пластинами образуется разность потенциалов.

Разность потенциалов (э. д. с), между пластинами (электродами) равна 1,1 в.

При замыкании полюсов элемента металлическим проводником электроны цинковой пластины будут переходить на медную пластину. Вследствие потери электронов потенциал между цинковой пластиной и раствором уменьшается и новая порция ионов цинка перейдет с пластины в раствор, причем сама пластина вновь обогащается электронами. Положительные ионы цинка, попав в раствор, соединяются с отрицательными ионами кислотного остатка SO4 — и образуют молекулу цинкового купороса ZnSO4.

Положительный ион водорода Н2++, подходя к медной пластине, берет у нее свободные электроны н, нейтрализуясь, выделяется в виде пузырьков, покрывая медную пластину. В результате работы элемента цинковая пластина, растворяясь в кислоте, пополняется электронами, а медная пластина, отдавая электроны, сохраняет положительный заряд и покрывается пузырьками водорода. Во внешней части цепи происходит движение электронов от цинковой пластины к медной, внутри электролита отрицательные ионы движутся от меди к цинку, а положительные ионы — от цинка к меди. Показания амперметра, включенного в цепь работающего медно-цинкового элемента, быстро уменьшаются. Это объясняется тем, что медная пластина совместно с водородом, который покрывает эту пластину, образует своеобразную гальваническую пару, своего рода особый элемент, э. д. с. которого направлена против э. д. с- самого элемента. Это явление носит название поляризации. Вследствие сильной поляризации медно-цинковый элемент не нашел себе применения на практике. К числу неполяризующихся элементов относится угольно-цинковый элемент. В качестве электродов у него служат угольная и цинковая пластины, электролитом— раствор нашатыря (NH4Cl). Угольный стержень опущен в мешочек с перекисью марганца (МnО2), которая устраняет поляризацию и называется деполяризатором. Э. д. с. элемента 1,45 в. Во время работы угольно-цинкового элемента водород, выделяющийся из раствора, вступает в реакцию с перекисью марганца:

в результате чего получается вода н поляризация элемента не происходит.

Часто угольно-цинковые элементы выполняются в виде так называемых сухих элементов.

На фиг. 57 изображен сухой элемент с марганцевой деполяризацией. Элемент помещен в цинковую коробку 1, которая одновременно является отрицательным полюсом элемента. Коробка сверху оклеена картоном. В середине коробки находится угольный стержень 2, являющийся положительным полюсом элемента. Вокруг угольного стержня расположен агломерат — деполяризатор 3, состоящий из размолотых зерен перекиси марганца, графита н сажи, замоченных в растворе нашатыря. Деполяризатор помещается в мешочке из миткаля. Для изоляции деполяризатора от цинка на дно цинковой коробки положена картонная прокладка 4.

Снаружи мешочек с деполяризатором окружен пастой 5, состоящей из дешевых сортов муки, пропитанной раствором нашатыря. Для предохранения пасты от загнивания и высыхания в ее состав вводят хлористый цинк. Вверху мешочек с деполяризатором прикрывают картонной прокладкой 6, поверх которой насыпают слой опилок 7, прикрытый также картонной прокладкой.

От цинковой коробки и угольного стержня делаются два отвода. Для отв.ода газов, образующихся во время работы элемента, в верхней части его располагают стеклянную трубку 8. Верхнюю часть элемента заливают смолой 9.

Сухие элементы с марганцевой деполяризацией имеют э. Д. с. 1,4—1,6 в и внутреннее сопротивление 0,1—0,5 ом.

Количество электричества в ампер-часах, которое может отдать элемент при определенных условиях разряда, называется емкостью элемента. Испытания первичных элементов показывают, что емкость их зависит:

1) от величины разрядного тока: чем больше разрядный ток, тем меньшую емкость можно получить от элемента;

2) от режима работы элемента (непрерывный, с перерывами);

3) от температуры: чем ниже температура, тем меньше емкость элемента;

4) от величины напряжения, до которого производится разряд.

Обозначения сухих элементов с марганцевой деполяризацией: С — сухой; Л — летний (работа от —20 до +60°); X — хладостойкий (работа от —40 до +40°); У — универсальный (работа от —40 до +60°).

Первые цифры 1—4 показывают размер элемента; буквы определяют характеристику элемента; последние цифры показывают емкость в ампер-часах.

Например, ЗСЛ-30 означает: элемент третьего размера, сухой, летний, емкостью 30 а • ч.

Кроме элементов с марганцевой деполяризацией, наша промышленность выпускает сухие элементы с марганцево-воздушной деполяризацией (СМВД). Деполяризатор этих элементов состоит из смеси графита, активированного угля и марганцевой руды.

В отличне от элементов с марганцевой деполяризацией у элементов СМВД верхняя часть деполяризатора остается не-обвязанной и прикрыта сверху картоном. Такая конструкция элемента позволяет деполяризатору при помощи стеклянных трубок сообщаться с наружным воздухом. Таким образом, деполяризация у этих элементов происходит как за счет марганца, так и за счет кислорода воздуха. Емкость элементов СМВД почти в два раз больше емкости элементов с марганцевой деполяризацией. Во время работы элементов СМВД через стеклянные трубки идет испарение электролита. Для восстановления работы элемента через стеклянные трубки наливают раствор нашатыря (около 20 см3 иа один элемент). Элементы с марганцево-воздушной деполяризацией выпускаются двух типов: ЗСМВД (начальная емкость 45 ач, номинальный разрядный ток 50 ма) и 6СМВД (начальная емкость 150 ач, номинальный разрядный ток 150 ма).

Для питания цепи накала радиоламп наша промышленность выпускает сухие батареи БНС-100 (батарея на-кальная сухая емкость 100 а-ч, начальная э. д. с. 1,5 в, максимальный разрядный ток 150 ма, состоит из 12 сухих элементов) и БНС-МВД-500 (состоит из 4 элементов типа 6СМВД, э. д. с. 1,4 в емкость 500 а • ч).

Для питания цепи анода радиоламп служат анодные батареи. Чаще всего встречаются батареи БАС (батарея анодная сухая). Сухие элементы применяются также для питания цепей сигнализации, телефонии, карманных фонарей (тип КБС) и т. д.

Гальванические элементы и другие химические источники энергии на схемах условно обозначают как показано на фиг. 58.

3 Апрель, 2009              10919              ]]>Печать]]>
1 / 5 ( Отлично )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)

Вверх страницы