Galvanski elementi: princip djelovanja i sorti

Danas su galvanske stanice među najčešćim kemikalijama izvori struje. Unatoč svojim nedostacima, oni se aktivno koriste u elektrotehnici i stalno se poboljšavaju.

Načelo rada

Najjednostavniji primjer operacije galvanskih stanica izgleda ovako. U staklenku s vodenom otopinom sumporne kiseline uronimo dvije ploče: jedan bakar, drugi cink. Oni postaju pozitivni i negativni polovi elementa. Ako su ovi polovi spojeni s vodičem, najjednostavnije električni krug. Unutar stanica struja će teći od cinka ploče imaju negativan naboj na bakar, pozitivno nabijene. U lanca gibanja nabijenih čestica vanjskog će se u suprotnom smjeru.

Pod djelovanjem postojećih vodikovih iona i kiseli ostatak sumporne kiseline kretat će se u različitim smjerovima. Vodik će dati svoje naboje bakrenoj ploči, a kiseli ostatak - cink. Tako će terminali elementa biti podržani naponom. Istodobno će se na površini bakrene ploče uranjati mjehurići vodika koji će oslabiti djelovanje galvanske stanice. Vodik stvara dodatni napon zajedno s metalom ploče, što se naziva elektromotornom silom polarizacije. Smjer naboja ovog EMF je suprotan smjeru punjenja EMF galvanske stanice. Mjehurići sami stvaraju dodatni otpor u elementu.

Element koji pregledavamo je klasičan primjer. U stvarnosti se takve galvanske stanice jednostavno ne koriste zbog velike polarizacije. Kako se ne bi dogodio, u proizvodnji elemenata u svoj sastav se uvodi posebna tvar koja apsorbira vodikove atome, nazvan depolarizator. U pravilu, to su pripravci koji sadrže kisik ili klor.

Prednosti i nedostaci suvremenih galvanskih stanica

Moderne galvanske stanice izrađene su od različitih materijala. Najčešći i najpoznatiji tip su elementi ugljena i cinka koji se koriste u baterije s prstima. Na svoje pluse možete povezati relativnu jeftinost, i to - kratki rok trajanja i nisku snagu.

Prikladnija opcija je alkalne galvanske stanice. Također se nazivaju mangan-cink. Ovdje, elektrolit nije suha tvar kao što je ugljen, te alkalna otopina. Pražnjenje takve elemente bitno ne emitiraju plinove, pri čemu oni mogu biti hermetičan. Rok trajanja takvih elemenata veći je od ugljena i cinka.

Elementi žive su u dizajnu slični alkalnom. Ovdje se koristi merkurni oksid. Takvi se izvori koriste, na primjer, za medicinsku opremu. Njihove prednosti - otpornost na visoke temperature (do +50, a kod nekih modela do +70 ° C), stabilan napon, visoka mehanička čvrstoća. Nedostatak je toksična svojstva žive, zbog čega je potrebno vrlo pažljivo obrađivati ​​elemente koji su izradili svoje vrijeme i poslali ih za obradu.

U nekim je elementima srebrni oksid korišten za izradu katoda, ali zbog visoke cijene metala, njihova upotreba je ekonomski neprofitabilna. Najčešći elementi s litijevim anodama. Oni također imaju visoku cijenu, ali imaju najveću napetost među svim vrstama galvanskih stanica koje se smatraju.

Druga vrsta galvanskih stanica je koncentracija galvanskih stanica. U njima se proces gibanja čestica može nastaviti sa i bez prijenosa iona. Prvi tip je element u kojem su uronjene dvije identične elektrode elektrolitske otopine različite koncentracije, odvojene polupropusnim dijelom. U takvim elementima emf je posljedica činjenice da se ioni prenose u otopinu s nižom koncentracijom. U elementima drugog tipa, elektrode su izrađene od različitih metala, a koncentracija je izjednačena kemijskim procesima koji se javljaju na svakoj od elektroda. Sila elektromotora ti su elementi viši od onih prvog tipa.