Galvanski element: shema, načelo djelovanja, primjena

Da bi se izradila shema galvanske stanice, potrebno je razumjeti načelo njezina djelovanja, značajke strukture.

Potrošači rijetko posvećuju pozornost na baterije i baterije, dok su ti izvori struje najviše traženi.

Kemijski izvori struje

Što je galvanska stanica? Njegova se shema temelji na elektrolitu. Uređaj uključuje mali spremnik, gdje se nalazi elektrolit, adsorbiran materijalom za odvajanje. Osim toga, shema dviju galvanskih stanica pretpostavlja prisutnost katoda i anode. Kakvo je ime takve galvanske stanice? Krug koji povezuje dva metala zajedno pretpostavlja prisutnost reakcije smanjenja oksidacije.

Najjednostavnija galvanska stanica

To podrazumijeva prisutnost dva tanjura ili šipke od različitih metala, koji su uronjeni u otopinu jakog elektrolita. Tijekom rada ove galvanske ćelije provodi se oksidacijski proces na anodu, koji je povezan s oslobađanjem elektrona.

Na katodi, oporavak popraćen usvajanjem negativnih čestica. Postoji prijenos elektrona duž vanjskog kruga na oksidant iz redukcijskog sredstva.

Primjer galvanske stanice

Kako bi se sastavili elektronički krugovi galvanskih ćelija, potrebno je znati vrijednost njihovog standardnog elektrodnog potencijala. Analizirajmo varijantu bakro-cincke galvanske stanice, koja funkcionira na temelju energije oslobođene tijekom interakcije bakrenog sulfata s cinkom.

Ova galvanska stanica, čija će shema biti dano u nastavku, zove se Jacobi-Danielov element. To uključuje bakar ploču, koji se uranja u otopinu bakar sulfata (bakar elektroda), a sastoji se od cinkove ploče, koji se nalazi u otopini sulfat (cinka elektroda). Rješenja su u kontaktu međusobno, ali da bi se spriječio njihovo miješanje, element koristi particiju od poroznog materijala.

Načelo rada

Kako funkcionira galvansko ćelija, čiji je krug oblik Zn? frac12- ZnSO4 frac12-frac12- CuSO4 frac12-Cu? Tijekom rada, kada je strujni krug zatvoren, dolazi do oksidacije metalnog cinka.

Na svojoj površini kontakta s otopinom soli, promatrana je pretvorba atoma u katione Zn2 +. Proces je praćen otpuštanjem "slobodnih" elektrona koji se kreću duž vanjskog kruga.

Reakcija na cinkovoj elektrodi može se prikazati u sljedećem obliku:

Zn = Zn2 + + 2e;

Smanjenje metalnih kationa provodi se na bakrenoj elektrodi. Negativne čestice koje dolaze ovdje iz cinka elektrode kombiniraju se s bakrenim kationima, istaložujući ih u obliku metala. Ovaj proces ima sljedeći oblik:

Cu2 + + 2e- = Cu

Ako kombinemo dvije reakcije koje su gore diskutirane, dobivamo sažetak jednadžbu koja opisuje rad cink-bakrene galvanske stanice.

Cinkova elektroda djeluje kao anoda, bakar služi kao katoda. Moderne galvanske ćelije i baterije pretpostavljaju korištenje jednog rješenja elektrolita, koja proširuje opseg primjene, čini njihov rad udobnijim i praktičnijim.

Vrste galvanskih stanica

Najčešći su elementi ugljena i cinka. Oni koriste pasivnu struju kolektora ugljika u kontaktu s anodom, što je manganski oksid (4). Elektrolit je amonijev klorid, koji se koristi u tijestom paste.

Ne širi, tako da se sama galvanska stanica naziva suhom. Njegova osobitost je mogućnost "oporavka" tijekom rada, što pozitivno utječe na trajanje njihovog operativnog razdoblja. Takve galvanske stanice su niske cijene, ali niske snage. Kada se temperatura smanjuje, oni smanjuju njihovu učinkovitost, a kada se povećava, elektrolit se postepeno isušuje.

Alkalni elementi pretpostavljaju upotrebu alkalijskih otopina, tako da imaju dosta primjena.

U litijskim ćelijama, aktivni metal djeluje kao anoda, što ima pozitivan učinak na životni vijek. Litij je negativan elektrodni potencijal, stoga u malim dimenzijama takvi elementi imaju najveći nazivni napon. Među nedostacima takvih sustava je visoka cijena. Otvaranje izvora struje od litija je eksplozivan.

zaključak

Načelo rada bilo koje galvanske stanice temelji se na procesima redukcije oksidacije koji se odvijaju na katodi i anodu. Ovisno o upotrijebljenom metalu, izabrana otopina elektrolita, vijek trajanja elementa varira, kao i vrijednost nazivnog napona. Za sada su potrebne litijske, kadmijske stanice, koje imaju prilično dug životni vijek.