Galvanska celica Naprava, ki pretvarja kemično energijo v električno energijo. Eden takšnih elementov je element Daniel–Jacobi. Ta element je sestavljen iz dveh elektrod: cinkove in bakrene, potopljene v ustrezne raztopine sulfata, med katerima je porozna pregrada:

Ko je zunanji krog zaprt, elektroni prehajajo iz Zn v Cu, cink pa difundira v baker:

Oblikujemo elektrokemični krog:

Anoda - negativna elektroda (leva). Katoda je pozitivna elektroda.

Za določitev EMF tega elementa morate primerjati standardne potenciale elektrod obeh elektrod. Pri zapisovanju elektrodnih reakcij se predpostavlja, da je oksidirana oblika na levi strani, reducirana oblika pa na desni strani enačbe.

kje E 0 - elektromotorna sila (EMF) galvanskega elementa, ko so vsi reagenti v standardnem stanju.

EMF celice se izračuna tako, da se anodni potencial odšteje od katodnega potenciala.

EMF elementa je +0,34 - (-0,76) \u003d 1,1 V; bolj ko se potenciali elektrod med seboj razlikujejo, večja je EMF. Če je kovina potopljena v raztopino soli višje koncentracije, potem je potencial nestandarden. To pomeni, da koncentracija in temperatura vplivata na velikost potenciala elektrode. Ta odvisnost je izražena V. Nernstova enačba.

kje P -število ionov;

R je univerzalna plinska konstanta;

T - temperatura;

Z - koncentracija aktivnih ionov v raztopini;

F- Faradayjevo število = 96500 V.

ZADETI- naprave, ki se uporabljajo za neposredno pretvarjanje energije kemične reakcije v električno energijo. Zadetki se uporabljajo na različnih področjih tehnologije. V komunikacijskih sredstvih: radio, telefon, telegraf; v električni merilni opremi; služijo kot vir energije za avtomobile, letala, traktorje; uporablja se za pogon zaganjalcev itd.

Slabosti HIT:

1) stroški snovi, potrebnih za delo: Pb, Cd, so visoki;

2) razmerje med količino energije, ki jo element lahko da, in njegovo maso je majhno.

Prednosti HIT:

1) Zadetki so razdeljeni v dve glavni skupini: reverzibilno (baterije), nepovratno (galvanske celice). Baterije je mogoče uporabljati večkrat, saj je njihovo delovanje mogoče obnoviti s prehajanjem toka v nasprotni smeri od zunanjega vira, v galvanskih celicah pa jih je mogoče uporabiti samo enkrat, saj je ena od elektrod (Zn v celici Daniel-Jacobi) nepovratno porabljena;

2) uporabljajo se elektroliti, ki jih absorbirajo porozni materiali, imajo večji notranji upor;

3) ustvarjanje gorivnih celic, med delovanjem katerih bi se porabljale poceni snovi z nizko gostoto (zemeljski plin, vodik);

4) priročno delovanje, zanesljivost, visoka in stabilna napetost.

Razmislite o procesu tehnologije, ki temelji na svinčevo-kislinski bateriji s prevlečenimi elektrodami.

Splošna shema: (–) aktivna snov | elektrolit | učinkovina (+).

Aktivna snov negativne elektrode je redukcijsko sredstvo darovanje elektronov. Med praznjenjem je negativna elektroda anoda, torej elektroda, na kateri potekajo oksidativni procesi. Aktivna snov pozitivne elektrode je oksidant. Aktivne snovi - oksidacijsko sredstvo in redukcijsko sredstvo - sodelujejo v elektrokemični reakciji.

Elektrokemični diagram svinčeve baterije

Aktivni snovi svinčenega akumulatorja sta gobast svinec in PbO 2 . Ustvarjanje aktivnih mas v elektrodah je naslednje: na električno prevodni okvir konstrukcije se nanese pasta ali mešanica Pb oksidov; pri kasnejšem nastajanju plošč se Pb oksidi pretvorijo v aktivne snovi. Oblikovanje– pretvorba nenapolnjene mase v nabito maso. Takšne plošče so glede na vrsto okvirja razdeljene na razširjene in rešetkaste. Večina baterij je sestavljenih iz ometanih plošč. Pri njihovi izdelavi se pasta svinčevih oksidov namaže v celice profiliranih rešetk debeline 1–7 mm, ulite iz zlitine Pb–Sb. Po strjevanju se pasta drži na mreži, garancija za takšno baterijo je 2-3 leta. Pri izbiri materialov za tokovne kolektorje pozitivnih baterijskih elektrod je pomembno zagotoviti njihovo praktično pasivnost (ob ohranjanju električne prevodnosti) v pogojih polnjenja (do zelo visokih potencialov z anodno polarizacijo). V ta namen se v raztopinah H 2 SO 4 uporablja Pb ali njegove zlitine. Ohišje in pokrov HIT-a sta lahko iz jekla ali različnih dielektrikov, pri svinčenih baterijah pa je ohišje izdelano iz ebonita, polipropilena in stekla. Elektrolit v svinčevi bateriji lahko sodeluje pri celotni reakciji, ki ustvarja tok. Za tokovne pipe negativne elektrode se uporabljajo Cu, Ti, Al.

Življenjska doba galvanskih celic se konča (HIT praznjenja) po polni ali delni uporabi aktivnih materialov, katerih delovanje po praznjenju je mogoče obnoviti s polnjenjem, to je s prehajanjem toka v nasprotni smeri od smeri toka med razelektritev: takšne galvanske celice se imenujejo akumulatorji. Negativna elektroda, ki je bila anoda, ko se je baterija praznila, ob polnjenju postane katoda. Pogoji za najboljšo uporabo aktivnih materialov so nizke gostote toka, visoke temperature do norme. Običajno je razlog za okvaro HIT pasiviranje elektrod– močno zmanjšanje hitrosti elektrokemičnega procesa med praznjenjem, ki ga povzroči sprememba stanja površine elektrode med praznjenjem zaradi tvorbe oksidnih plasti ali solnih filmov. Način za boj proti pasivizaciji je zmanjšanje resnične gostote razelektritvenega toka z uporabo elektrod z razvitimi površinami. Za proizvodnjo HIT je značilna uporaba različnih strupenih snovi (močni oksidanti, Pb, Hg, Zn, Cd, Ni spojine, ki se uporabljajo v fino razpršenem stanju; kisline, alkalije, organska topila). Za zagotovitev normalnih delovnih pogojev je načrtovana avtomatizacija proizvodnih procesov, racionalni prezračevalni sistemi, vključno z uporabo lokalnega sesanja iz naprav s strupenimi emisijami, tesnilna oprema, zamenjava suhih metod obdelave prašnih materialov z mokrimi, čiščenje onesnaženega zraka in plinov iz aerosoli in čiščenje industrijskih odpadnih voda. Masovna uporaba HIT v nacionalnem gospodarstvu je povezana z okoljskimi problemi. Medtem ko lahko potrošniki svinec iz baterij večinoma vrnejo v obrate za recikliranje, odstranjevanje primarnega CIT za mala gospodinjstva ni ekonomsko izvedljivo.

Vsaka Hg-Zn baterija zagotavlja 5-7 dni delovanja slušnega aparata.

Električna vozila se razvijajo z uporabo HIT namesto motorjev z notranjim zgorevanjem, ki z izpušnimi plini zastrupljajo ozračje mest. Po stopnji negativnega vpliva na okolje je galvanska proizvodnja na prvem mestu. Razlog za izjemno negativen vpliv galvanske proizvodnje je v tem, da se v veliki večini podjetij le 10–30 % soli težkih kovin koristno porabi v tehnoloških procesih prevleke, preostanek pa vstopi v okolje z nezadovoljivim delom. Izhod je zmanjšati izgubo soli neželeznih kovin, to je zmanjšati odstranjevanje elektrolitov iz galvanskih kopeli po delih. To bo privedlo do zmanjšanja koncentracij in volumna odpadne vode in s tem ustvarilo potrebne pogoje za izvajanje nizkoodpadnih (LWT) in brezodpadnih (LWT) tehnologij za nanašanje galvanskih premazov. Najprej morate izbrati pravi elektrolit. Temeljno načelo ILO in BOT je zmanjšati vnos kemikalij in dostaviti manj strupov na izhodu procesa.

Da bi sestavili diagram galvanskega elementa, je treba razumeti načelo njegovega delovanja, strukturne značilnosti.

Potrošniki so redko pozorni na akumulatorje in baterije, medtem ko so ti viri toka najbolj iskani.

Kemični viri toka

Kaj je galvanska celica? Njegovo vezje temelji na elektrolitu. Naprava vključuje majhno posodo, kjer se nahaja elektrolit, ki ga adsorbira separator. Poleg tega shema dveh galvanskih celic predpostavlja prisotnost.Kako je ime takega galvanskega elementa? Shema, ki povezuje dve kovini skupaj, kaže na prisotnost redoks reakcije.

Najpreprostejši galvanski element

Pomeni prisotnost dveh plošč ali palic iz različnih kovin, ki sta potopljeni v močno raztopino elektrolita. Med delovanjem te galvanske celice se na anodi izvaja oksidacijski proces, povezan z vračanjem elektronov.

Na katodi - redukcija, ki jo spremlja sprejem negativnih delcev. Po zunanjem vezju pride do prenosa elektronov na oksidant iz reducira.

Primer galvanskega elementa

Za sestavljanje elektronskih vezij galvanskih celic je potrebno poznati vrednost njihovega standardnega elektrodnega potenciala. Analizirajmo varianto bakreno-cinkovega galvanskega elementa, ki deluje na podlagi energije, ki se sprosti med interakcijo bakrovega sulfata s cinkom.

Ta galvanska celica, katere shema bo podana spodaj, se imenuje celica Jacobi-Daniel. Vključuje, ki je potopljena v raztopino bakrovega sulfata (bakrena elektroda), sestavljena pa je tudi iz cinkove plošče v raztopini svojega sulfata (cinkova elektroda). Raztopine so med seboj v stiku, a da se prepreči njihovo mešanje, je v elementu uporabljena pregrada iz poroznega materiala.

Načelo delovanja

Kako deluje galvanski element, katerega vezje je Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Med njegovim delovanjem, ko je električni tokokrog zaprt, pride do procesa oksidacije kovinskega cinka.

Na njegovi kontaktni površini z raztopino soli opazimo transformacijo atomov v katione Zn2+. Proces spremlja sproščanje "prostih" elektronov, ki se gibljejo po zunanjem vezju.

Reakcijo, ki poteka na cinkovi elektrodi, lahko predstavimo na naslednji način:

Redukcija kovinskih kationov se izvaja na bakreni elektrodi. Negativni delci, ki vstopajo sem iz cinkove elektrode, se združujejo z bakrovimi kationi in jih odlagajo v obliki kovine. Ta postopek izgleda takole:

Če dodamo dve zgoraj obravnavani reakciji, dobimo zbirno enačbo, ki opisuje delovanje cink-bakrene galvanske celice.

Anoda je cinkova elektroda, katoda je baker. Sodobne galvanske celice in baterije zahtevajo uporabo ene same raztopine elektrolita, kar razširi obseg njihove uporabe, naredi njihovo delovanje bolj udobno in priročno.

Sorte galvanskih celic

Najpogostejši so ogljikovo-cinkovi elementi. V stiku z anodo uporabljajo pasivni ogljikov tokovni zbiralnik, ki je manganov oksid (4). Elektrolit je amonijev klorid, ki se uporablja v obliki paste.

Ne širi se, zato se sama galvanska celica imenuje suha. Njegova značilnost je sposobnost "obnovitve" med delovanjem, kar pozitivno vpliva na trajanje njihovega obratovalnega obdobja. Takšne galvanske celice imajo nizke stroške, vendar nizko moč. Ko temperatura pade, zmanjšajo svojo učinkovitost, ko se dvigne, se elektrolit postopoma izsuši.

Alkalni elementi vključujejo uporabo alkalne raztopine, zato imajo kar nekaj aplikacij.

V litijevih celicah aktivna kovina deluje kot anoda, kar pozitivno vpliva na življenjsko dobo. Litij ima negativno, zato imajo takšni elementi pri majhnih dimenzijah največjo nazivno napetost. Med pomanjkljivostmi takšnih sistemov je visoka cena. Odpiranje virov litijevega toka je eksplozivno.

Zaključek

Načelo delovanja katerega koli galvanskega elementa temelji na redoks procesih, ki se odvijajo na katodi in anodi. Glede na uporabljeno kovino, izbrano raztopino elektrolita, se spremeni življenjska doba elementa, pa tudi vrednost nazivne napetosti. Trenutno so povpraševane litijeve, kadmijeve galvanske celice z dovolj dolgo življenjsko dobo.

Danes so galvanske celice ena najpogostejših kemičnih celic, ki se kljub pomanjkljivostim aktivno uporabljajo v elektrotehniki in se nenehno izboljšujejo.

Načelo delovanja

Najenostavnejši primer delovanja galvanske celice izgleda takole. Dve plošči sta potopljeni v steklen kozarec z vodno raztopino žveplove kisline: ena je baker, druga cink. Postanejo pozitivni in negativni pol elementa. Če te poli povežemo z vodnikom, se izkaže najpreprostejši.V notranjosti elementa bo tok stekel iz cinkove plošče, ki ima negativen naboj, do bakrene plošče, ki je pozitivno nabita. V zunanjem vezju bo gibanje nabitih delcev potekalo v nasprotni smeri.

Pod delovanjem toka se bodo vodikovi ioni in kislinski ostanek žveplove kisline premikali v različnih smereh. Vodik bo dal svoje naboje bakreni plošči, kislinski ostanek pa cinku. Tako se napetost ohranja na sponkah elementa. Hkrati se bodo na površini bakrene plošče usedli vodikovi mehurčki, kar bo oslabilo učinek galvanskega elementa. Vodik ustvari skupaj s kovino plošče dodatno napetost, ki ji pravimo elektromotorna sila polarizacije. Smer naboja tega EMF je nasprotna smeri naboja EMF galvanskega elementa. Mehurčki sami ustvarjajo dodaten upor v elementu.

Element, ki smo ga obravnavali, je klasičen primer. V resnici se takšne galvanske celice zaradi velike polarizacije preprosto ne uporabljajo. Da se to ne bi zgodilo, se pri izdelavi elementov v njihovo sestavo vnese posebna snov, ki absorbira atome vodika, kar imenujemo depolarizator. Praviloma so to pripravki, ki vsebujejo kisik ali klor.

Prednosti in slabosti sodobnih galvanskih celic

Sodobne galvanske celice so izdelane iz različnih materialov. Najpogostejša in poznana vrsta so ogljikovo-cinkove celice, ki se uporabljajo v prstnih baterijah. Njihove prednosti vključujejo relativno poceni, slabosti pa kratek rok trajanja in nizka moč.

Bolj priročna možnost so alkalne galvanske celice. Imenujejo jih tudi mangan-cink. Tukaj elektrolit ni suha snov, kot je premog, ampak alkalna raztopina. Pri praznjenju takšni elementi praktično ne oddajajo plina, tako da jih je mogoče zapečatiti. Rok uporabnosti takšnih elementov je daljši od ogljikovo-cinkovih.

Elementi živega srebra so po zgradbi podobni alkalnim elementom. Tukaj se uporablja živosrebrov oksid. Takšni viri toka se uporabljajo na primer za medicinsko opremo. Njihove prednosti so odpornost na visoke temperature (do +50, v nekaterih modelih pa tudi do +70 ˚С), stabilna napetost, visoka mehanska trdnost. Pomanjkljivost so strupene lastnosti živega srebra, zaradi česar je treba z izrabljenimi elementi ravnati zelo previdno in jih poslati v recikliranje.

V nekaterih elementih se srebrov oksid uporablja za izdelavo katod, vendar zaradi visokih stroškov kovine njihova uporaba ni ekonomsko izvedljiva. Pogostejše so celice z litijevimi anodami. Odlikujejo jih tudi visoki stroški, vendar imajo najvišjo napetost med vsemi obravnavanimi vrstami galvanskih celic.

Druga vrsta galvanskih celic so koncentracijske galvanske celice. V njih lahko proces gibanja delcev poteka s prenosom ionov ali brez njega. Prva vrsta je element, v katerem sta dve enaki elektrodi potopljeni v različnih koncentracijah, ločeni s polprepustno pregrado. V takšnih elementih EMF nastane zaradi dejstva, da se ioni prenesejo v raztopino z nižjo koncentracijo. Pri elementih druge vrste so elektrode izdelane iz različnih kovin, koncentracija pa je izenačena zaradi kemičnih procesov, ki se pojavljajo na vsaki od elektrod. ti elementi so višji od elementov prve vrste.

Viri električne energije nizke moči

Za napajanje prenosne električne in radijske opreme se uporabljajo galvanske celice in baterije.

Galvanske celice so enkratni viri akumulatorji- viri delovanja za večkratno uporabo.

Najpreprostejši galvanski element

Najpreprostejši element je mogoče izdelati iz dveh trakov: bakra in cinka, potopljenih v vodo, rahlo nakisano z žveplovo kislino. Če je cink dovolj čist, da ne povzroča lokalnih reakcij, ne bo prišlo do opaznih sprememb, dokler se baker in cink ne povežeta skupaj.

Vendar imajo trakovi drug glede na drugega različne potenciale in ko so povezani z žico, se bo pojavil. Ko bo to dejanje napredovalo, se bo cinkov trak postopoma raztopil, v bližini bakrene elektrode pa bodo nastali plinski mehurčki, ki se bodo zbirali na njeni površini. Ta plin je vodik, ki nastane iz elektrolita. Električni tok teče iz bakrenega traku skozi žico do cinkovega traku in iz njega skozi elektrolit nazaj do bakra.

Postopoma se žveplova kislina elektrolita nadomesti s cinkovim sulfatom, ki nastane iz raztopljenega dela cinkove elektrode. Zaradi tega se napetost elementa zmanjša. Še večji padec napetosti pa povzroči nastanek plinskih mehurčkov na bakru. Oba dejanja povzročata "polarizacijo". Takšni elementi skoraj nimajo praktične vrednosti.

Pomembni parametri galvanskih celic

Velikost napetosti, ki jo dajejo galvanski elementi, je odvisna samo od njihove vrste in naprave, torej od materiala elektrod in kemične sestave elektrolita, ni pa odvisna od oblike in velikosti celic.

Količina toka, ki jo lahko dovaja galvanski element, je omejena z njeno notranjo upornostjo.

Zelo pomembna lastnost galvanskega elementa je. Z električno zmogljivostjo je mišljena količina električne energije, ki jo je galvanska ali baterijska celica sposobna oddati v celotnem času svojega delovanja, torej do končnega praznjenja.

Zmogljivost, ki jo daje element, se določi tako, da se moč razelektritvenega toka, izražena v amperih, pomnoži s časom v urah, v katerem je bil element izpraznjen do nastopa popolne praznjenja. Zato je električna zmogljivost vedno izražena v amperskih urah (A x h).

Po vrednosti zmogljivosti elementa lahko tudi vnaprej določite, koliko ur bo deloval približno pred nastopom popolnega praznjenja. Če želite to narediti, morate kapacitivnost razdeliti z močjo izpustnega toka, dovoljenega za ta element.

Vendar pa električna kapacitivnost ni strogo konstantna vrednost. Spreminja se v precej velikih mejah glede na pogoje (način) elementa in končno napetost praznjenja.

Če se element izprazni z največjo močjo toka in poleg tega brez prekinitev, bo oddajal veliko manjšo zmogljivost. Nasprotno, ko se isti element izprazni s tokom manjše moči in s pogostimi in razmeroma dolgimi prekinitvami, bo element opustil svojo polno zmogljivost.

Kar zadeva učinek končne napetosti praznjenja na kapacitivnost celice, je treba upoštevati, da med praznjenjem galvanskega elementa njegova delovna napetost ne ostane na enaki ravni, ampak se postopoma zmanjšuje.

Pogoste vrste galvanskih celic

Najpogostejši galvanski elementi so sistemi mangan-cink, mangan-zrak, zrak-cink in živo srebro-cink s solnimi in alkalnimi elektroliti. Suhe mangan-cinkove celice s slanim elektrolitom imajo začetno napetost od 1,4 do 1,55 V, trajanje delovanja pri temperaturi okolja od -20 do -60 ° C od 7 ur do 340 ur.

Suhe mangan-cinkove in zračno-cinkove celice z alkalnim elektrolitom imajo napetost od 0,75 do 0,9 V in čas delovanja od 6 ur do 45 ur.

Suhe živosrebrno-cink celice imajo začetno napetost od 1,22 do 1,25 V in čas delovanja od 24 ur do 55 ur.

Suhi živosrebrno-cinkovi elementi imajo najdaljši zajamčeni rok uporabnosti, ki doseže 30 mesecev.

To so sekundarne galvanske celice.Za razliko od galvanskih celic se v bateriji takoj po montaži ne pojavijo kemični procesi.

Da bi se v bateriji začele kemične reakcije, povezane s gibanjem električnih nabojev, je treba ustrezno spremeniti kemično sestavo njenih elektrod (in dela elektrolita). Ta sprememba kemične sestave elektrod se pojavi pod delovanjem električnega toka, ki poteka skozi baterijo.

Zato, da lahko baterija proizvaja električni tok, jo je treba najprej »napolniti« z enosmernim električnim tokom iz nekega zunanjega vira toka.

Baterije se prav tako ugodno primerjajo z običajnimi galvanskimi celicami, saj jih je mogoče po izpraznitvi ponovno napolniti. Z dobro oskrbo in v normalnih pogojih delovanja lahko baterije prenesejo do več tisoč polnjenj in praznj.
Akumulatorska naprava

Trenutno se v praksi najpogosteje uporabljajo svinčene in kadmij-nikelj baterije. Pri prvem služi kot elektrolit raztopina žveplove kisline, pri drugem pa raztopina alkalij v vodi. Svinčeno-kislinske baterije imenujemo tudi kislinske, kadmijevo-nikljeve baterije pa alkalne.

Načelo delovanja baterij temelji na polarizaciji elektrod. Najenostavnejša kislinska baterija je urejena takole: to sta dve svinčeni plošči, potopljeni v elektrolit. Zaradi reakcije kemične zamenjave so plošče pokrite z rahlo prevleko svinčevega sulfata PbSO4, kot sledi iz formule Pb + H 2 SO 4 \u003d PbSO 4 + H 2.

Naprava za kislinsko baterijo

To stanje plošč ustreza izpraznjeni bateriji. Če je zdaj baterija vklopljena za polnjenje, torej povezana z DC generatorjem, se bo v njej zaradi elektrolize začela polarizacija plošč. Zaradi napolnjenosti baterije se njene plošče polarizirajo, torej spremenijo snov svoje površine, iz homogene (PbSO 4) pa se spremenijo v heterogene (Pb in Pb O 2).

Baterija postane vir toka, pozitivna elektroda pa je plošča, prevlečena s svinčevim dioksidom, negativna pa čista svinčena plošča.

Do konca polnjenja se koncentracija elektrolita poveča zaradi pojava dodatnih molekul žveplove kisline v njem.

To je ena od značilnosti svinčene baterije: njen elektrolit ne ostane nevtralen in sam sodeluje v kemičnih reakcijah med delovanjem baterije.

Do konca praznjenja sta obe baterijski plošči spet prekriti s svinčevim sulfatom, zaradi česar baterija preneha biti vir toka. Baterija se nikoli ne spravi v takšno stanje. Zaradi tvorbe svinčevega sulfata na ploščah se koncentracija elektrolita na koncu praznjenja zmanjša. Če je baterija napolnjena, potem je spet možno povzročiti polarizacijo, da bi jo ponovno izpraznili itd.

Obstaja več načinov za polnjenje baterij. Najpreprostejše je običajno polnjenje baterije, ki se zgodi na naslednji način. Sprva 5 - 6 ur polnjenje poteka z dvojnim normalnim tokom, dokler napetost na vsaki bateriji ne doseže 2,4 V.

Običajni polnilni tok je določen s formulo I naboj \u003d Q / 16

Kjer je Q - nazivna zmogljivost baterije, Ah.

Po tem se polnilni tok zmanjša na normalno vrednost in polnjenje se nadaljuje 15-18 ur, dokler se ne pojavijo znaki konca polnjenja.

Moderne baterije

Kadmijevo-nikelj ali alkalne baterije so se pojavile veliko pozneje kot svinčene in so v primerjavi z njimi naprednejši kemični viri toka. Glavna prednost alkalnih baterij pred svinčevimi je kemična nevtralnost njihovega elektrolita glede na aktivne mase plošč. Zaradi tega je samopraznjenje alkalnih baterij veliko manjše kot pri svinčenih baterijah. Načelo delovanja alkalnih baterij temelji tudi na polarizaciji elektrod med elektrolizo.

Za napajanje radijske opreme se proizvajajo zaprte kadmij-nikljeve baterije, ki delujejo pri temperaturah od -30 do +50 ° C in prenesejo 400 - 600 ciklov polnjenja in praznjenja. Ti akumulatorji so izdelani v obliki kompaktnih paralelepipedov in diskov, ki tehtajo od nekaj gramov do kilogramov.

Proizvajajo nikelj-vodikove baterije za napajanje avtonomnih objektov. Specifična energija nikelj-vodikove baterije je 50 - 60 W h kg -1.

Galvanske celice in baterije

G. element ali galvanski par je naprava, sestavljena iz dveh kovinskih plošč (od katerih je ena lahko zamenjana s koksom), potopljenih v eno ali dve različni tekočini in služi kot vir galvanskega toka. Določeno število G. elementov, med seboj povezanih na znan način, sestavlja galvansko baterijo. Element, ki je po zasnovi najpreprostejši, je sestavljen iz dveh plošč, potopljenih v lončeno ali stekleno čašo, v katero se vlije tekočina, ki ustreza vrsti plošč; plošče ne smejo imeti kovinskega stika v tekočini. G. elementi se imenujejo primarni,če so neodvisni viri toka, in sekundarno,če postanejo učinkoviti šele po bolj ali manj daljšem delovanju nanje virov električne energije, ki jih polnijo. Glede na izvor G. elementov morate začeti z voltaičnim stebrom, prednikom vseh naslednjih galvanskih baterij, ali z Volta cup baterijo.

Volt pol. Za sestavljanje je Volta vzel pare različnih kovinskih krogov, zloženih ali celo spajkanih na dnu, in kroge iz kartona ali blaga, navlaženih z vodo ali raztopino jedke pepelike. Sprva so uporabljali srebrne in bakrene vrčke, nato pa običajno cink in baker. Od tega je bil izdelan steber, kot je prikazano na sl. 1, in sicer: najprej se postavi bakrena plošča in nanjo (ali obratno) cinkova plošča, na katero se prekrije navlažen kartonski krog; to je sestavljalo en par, na katerega je bil naložen drugi, ponovno sestavljen iz bakrenih, cinkovih in kartonskih krogov, naloženih drug na drugega v enakem vrstnem redu kot v prvem paru.

Če nadaljujete z nalaganjem naslednjih parov v istem vrstnem redu, lahko naredite stolpec; drog, prikazan na sl. 1, na levi, je sestavljen iz 11 voltnih parov. Če je drog nameščen na ploščo izolacijske, to je neprevodne električne snovi, na primer na steklu, potem bo od sredine polovice pola (spodnje na naši risbi) napolnjena s pozitivnim električna energija, druga (zgornja na risbi) pa negativna. Intenzivnost elektrike, ki je v sredini neopazna, se povečuje, ko se približuje koncem, na katerih je največja. Žice so spajkane na najnižjo in najvišjo ploščo; približevanje prostih koncev žic povzroči gibanje pozitivne elektrike od spodnjega konca stebra skozi žico na vrh in gibanje negativne elektrike v nasprotni smeri; nastane električni ali galvanski tok (glej to besedo). Volta je dve plošči iz različnih kovin štel za par in je tekočinam pripisoval le sposobnost prevajanja električne energije (glej Galvanizem); toda glede na stališče, ki se je uveljavilo pozneje, je par sestavljen iz dveh heterogenih plošč in tekoče plasti med njimi; zato je mogoče odstraniti zgornjo in spodnjo ploščo stebrov (slika 1 desno). Tak stolpec bo sestavljen iz 10 parov, nato pa bo njegova najnižja plošča baker, zgornja - cink in smer gibanja električne energije oziroma smer galvanskega toka pa bosta v njem ostala enaka: od spodnjega konca stolpec (zdaj iz cinka) na zgornji (v baker). Bakreni konec stebrička se je imenoval pozitivni pol, cinkov konec pa negativni. Nato se po Faradayjevi terminologiji imenuje pozitivni pol anoda, negativno - katoda. Voltaični steber je mogoče položiti vodoravno v korito, znotraj prekrito z izolacijsko plastjo voska, spojenega s harpijem. Zdaj se voltaični steber ne uporablja zaradi velikega dela in časa, potrebnega za njegovo sestavljanje in razstavljanje; toda v starih časih so uporabljali stebre, sestavljene iz sto in tisoč parov; v Petrogradu je profesor V. Petrov uporabil 1801-2. Med svojimi poskusi s stebrom, včasih sestavljenim iz 4200 parov (glej Galvanizem), je Volta zgradil svoj aparat v drugi obliki, ki je oblika kasnejših baterij. Voltino baterijo (corona di tazze) so sestavljale skodelice, razporejene po obodu kroga, v katere so vlivali toplo vodo ali raztopino soli; vsaka skodelica je vsebovala dve različni kovinski plošči, druga nasproti drugi. Vsaka plošča je z žico povezana s heterogeno ploščo sosednje skodelice, tako da se iz ene skodelice v drugo po celotnem obodu plošče nenehno izmenjujeta: cink, baker, nato spet cink in baker itd. krog se zapre, ena skodelica vsebuje cinkovo ​​ploščo, v drugi - baker; žica, ki povezuje te skrajne plošče, bo prenašala tok od bakrene plošče (pozitivni pol) do cinkove plošče (negativni pol). Volta je menil, da je ta baterija manj priročna kot palica, v resnici pa je postala zelo razširjena oblika baterije. Pravzaprav se je struktura voltaičnega stebra kmalu spremenila (Kruikshank): podolgovata lesena škatla, ki je bila prečno razdeljena z bakrenimi in cinkovimi ploščami, spajkanimi skupaj v majhne predelke, v katere se je vlila tekočina, je bila bolj priročna kot običajen voltaični steber. Še boljša je bila škatla, razdeljena na predelke z lesenimi prečnimi stenami; bakrene in cinkove plošče so bile nameščene na obeh straneh vsake predelne stene, ki so bile od zgoraj spajkane skupaj, kjer je bilo poleg tega opuščeno oko. Lesena palica, ki je šla skozi vsa ušesa, je služila za dvig vseh krožnikov iz tekočine ali za njihovo potopitev.

Elementi z eno tekočino. Kmalu zatem so bili izdelani ločeni pari oziroma celice, ki jih je bilo mogoče na različne načine povezati v baterije, katerih uporabnost je postala še posebej očitna, ko je Ohm izrazil formulo za jakost toka, odvisno od elektro-vzbujalne (ali elektromotorne) sile. elementov in na upor, na katerega naleti tok, kot v zunanjih prevodnikih in znotraj elementov (glej Galvanski tok). Električna vzbujevalna sila elementov je odvisna od kovin in tekočin, ki jih sestavljajo, notranji upor pa je odvisen od tekočin in od dimenzij elementov. Za zmanjšanje upora in povečanje tokovne moči je potrebno zmanjšati debelino plasti tekočine med različnimi ploščami in povečati dimenzije potopljene kovinske površine. To se naredi v wolastonski element(Wollaston - glede na pravilnejšo izgovorjavo Wolstena). Cink je nameščen znotraj upognjene bakrene plošče, v katero so vstavljeni kosi lesa ali plute, ki preprečujejo, da bi se plošče dotikale; na vsako od plošč je spajkana žica, običajno bakrena; konca teh žic pripeljemo v stik s predmetom, skozi katerega želijo prenesti tok, ki teče v smeri od bakra do cinka skozi zunanje prevodnike in od cinka do bakra skozi notranje dele elementa. Na splošno tok teče znotraj tekočine od kovine, na katero tekočina kemično deluje močneje, do druge, na katero deluje manj močno. V tem elementu sta obe površini cinkove plošče uporabljeni za pretok električne energije; tak način podvojitve površine ene od plošč je kasneje prišel v uporabo pri gradnji vseh elementov z eno tekočino. V elementu Wollaston je uporabljena razredčena žveplova kislina, ki se med delovanjem toka razgradi (glej Galvanska prevodnost); posledica razgradnje bo oksidacija cinka in tvorba cinkovega sulfata, ki se raztopi v vodi, ter sproščanje vodika na bakreni plošči, ki iz te preide v polarizirano stanje (glej Galvanska polarizacija in Galvanska prevodnost), kar zmanjša trenutno moč. Spremenljivost tega polariziranega stanja spremlja variabilnost jakosti toka.

Od številnih elementov z eno tekočino imenujemo medijskih elementov(Smee) in zelena, v prvi platina ali platinizirano srebro med dvema cinkovama ploščama, vse potopljeno v razredčeno žveplovo kislino. Kemično delovanje je enako kot pri elementu Wollaston, platina pa je polarizirana z vodikom; vendar je tok manj spremenljiv. Elektroekscitatorna sila je večja kot pri bakru-cinku.

Grenet element sestoji iz cinkove plošče, nameščene med dve ploščici, izrezani iz koksa; tekočina za ta element je pripravljena po različnih receptih, vendar vedno iz dvokromokalijeve soli, žveplove kisline in vode. Po enem receptu za 2500 gramov vode morate vzeti 340 gramov imenovane soli in 925 gramov žveplove kisline. Električna vzbujevalna sila je večja kot pri Wollastonovem elementu.

Med delovanjem elementa Grenet nastane cinkov sulfat, kot v prejšnjih primerih; toda vodik, ki se združuje s kisikom kromove kisline, tvori vodo; v tekočini nastane krom alum; polarizacija se zmanjša, vendar ne odpravi. Za element Grenet se uporablja steklena posoda z razširjenim spodnjim delom, kot je prikazano na sl. 7 tabel "Galvanske celice in baterije". Tekočine se vlije toliko, da je cinkova plošča Z, ki je krajši od koksa Z, bilo je mogoče tako, da povlečemo nanjo pritrjeno palico T, odstranite iz tekočine za čas, ko naj element ostane neaktiven. sponke B, B, povezana - ena z robom palice T, in posledično s cinkom, drugi pa z robom iz premoga, so dodeljeni koncem vodnikov žic. Niti plošče niti njihovi okvirji nimajo kovinskega stika med seboj; tok teče skozi povezovalne žice skozi zunanje predmete v smeri od koksa proti cinku. Ogljikovo-cink element se lahko uporablja z raztopino kuhinjske soli (v Švici za telegrafe, klice) in nato velja 9-12 mesecev. brez skrbi.

Element Lalanda in Chaperona, izboljšal Edison, je sestavljen iz cinkove ploščice in druge, stisnjene iz bakrovega oksida. Tekočina - raztopina kavstičnega kalija. Kemično delovanje - oksidacija cinka, ki nato tvori spojino s kalijem; ločeni vodik, ki ga oksidira kisik cinkovega oksida, je del nastale vode, baker pa se reducira. Notranji upor je majhen. Vzbujevalna sila ni bila natančno določena, je pa manjša od Danielovega elementa.

Elementi z dvema tekočinama. Ker je sproščanje vodika na eno od trdnih teles elementov G. vzrok, ki zmanjša jakost toka (pravzaprav električno vzbujajoče) in ga naredi nestabilnega, postavi ploščo, na kateri se sprošča vodik, v tekočino, ki lahko daje kisik, da ga združi z vodikom, bi moral narediti stalen tok. Becquerel je prvi uredil (1829) bakreno-cinkov element z dvema tekočinama za imenovani namen, ko elementa Grenais in Lalande še nista bila poznana. kasneje Daniel(1836) je uredil podoben element, vendar bolj priročen za uporabo. Za ločevanje tekočin sta potrebni dve posodi: ena steklena ali glazirana lončena posoda, vsebuje valjasto, lončeno, rahlo žgano in zato porozno posodo, v katero se vlije ena od tekočin in ena od kovin; v obročasti reži med dvema posodama se vlije druga tekočina, v katero je potopljena plošča iz druge kovine. V Daniellovem elementu je cink potopljen v šibko žveplovo kislino, baker pa v vodno raztopino bakrovega (modrega) vitriola. sl. 1 v tabeli prikazuje 3 Danielove celice, povezane v baterijo;

iz cinka upognjene cilindre postavimo v zunanje steklene skodelice, bakrene plošče, tudi v obliki valja ali upognjene kot črka S, damo v notranje glinene valje. Lahko se postavi tudi obratno, torej baker v zunanje posode. Tok teče od bakra do cinka skozi zunanje prevodnike in od cinka do bakra skozi tekočino v sami celici ali bateriji, obe tekočini pa se razgradita hkrati: v posodi z žveplovo kislino nastane cinkov sulfat, vodik pa gre na bakreno ploščo, hkrati se bakrov sulfat (CuSO 4) razgradi na baker (Cu), ki se odloži na bakreno ploščo, in ločeno neobstoječo spojino (SO 4), ki kemično tvori vodo z vodikom, preden se izstopi. v obliki mehurčkov na bakru. Porozna glina, ki se zlahka zmoči z obema tekočinama, omogoča prenos kemičnih procesov z delca na delček skozi obe tekočini iz ene kovine v drugo. Po delovanju toka, katerega trajanje je odvisno od njegove moči (in ta delno od zunanjih uporov), pa tudi od količine tekočine v posodah, se porabi ves bakrov sulfat, kar kaže razbarvanje njegova rešitev; nato se začne ločevanje vodikovih mehurčkov na baker, hkrati pa se začne polarizacija te kovine. Ta element se imenuje konstanta, kar pa je treba razumeti relativno: prvič, tudi pri nasičenem vitriolu je šibka polarizacija, glavna stvar pa je, da se notranji upor elementa najprej zmanjša in nato poveča. Zaradi tega drugega in glavnega razloga se na začetku delovanja elementa opazi postopno povečevanje toka, pomembnejše je, manj je moč toka oslabljena zaradi zunanjih ali notranjih uporov. Po pol ure, uri ali več (trajanje se povečuje s količino tekočine s cinkom) začne tok slabeti počasneje, kot je naraščal, po nekaj urah pa doseže prvotno moč in postopoma še bolj slabi. Če neraztopljeno zalogo te soli damo v posodo z raztopino bakrovega sulfata, potem to nadaljuje obstoj toka, kot tudi nadomestitev nastale raztopine cinkovega sulfata s svežo razredčeno žveplovo kislino. Vendar pa se pri zaprtem elementu nivo tekočine s cinkom postopoma zmanjšuje, pri bakru pa narašča - okoliščina sama po sebi oslabi tok (zaradi povečanja upora iz tega razloga) in poleg tega kaže na prehod tekočine iz ene posode. na drugega (prenos ionov, glej Galvanska prevodnost, galvanska osmoza). Bakrov sulfat pronica v posodo s cinkom, iz katerega cink loči baker zgolj s kemičnimi sredstvi, zaradi česar se delno obori na cinku, deloma na stenah lončene posode. Zaradi teh razlogov je veliko odpadkov cinkovega in bakrovega sulfata, ki je za tok neuporaben. Vendar pa je Danielov element eden najbolj stalnih. Fajansa, čeprav je namočena s tekočino, predstavlja veliko odpornost proti toku; Z uporabo pergamenta namesto gline se lahko tok močno poveča z zmanjšanjem upora. (Carré element); pergament lahko nadomestimo z živalskim mehurjem. Namesto razredčene žveplove kisline lahko uporabite raztopino namizne ali morske soli s cinkom; moč vzbujanja ostane skoraj enaka. Kemični učinki niso raziskani.

Meidingerjev element. Za pogost in dolgotrajen in poleg tega dokaj konstanten, a šibek tok lahko služi Meidingerjev element (slika 2 tabele), ki je modifikacija Danielovega elementa. Zunanja skodelica ima na vrhu podaljšek, kjer je na notranjem robu nameščen cinkov cilinder; na dno kozarca postavimo še enega manjšega, v katerega postavimo valj, zvit iz bakrene pločevine, ali pa na dno notranje posode položimo bakren krog, nato pa ga napolnimo z raztopino bakrovega sulfata. Po tem se od zgoraj previdno vlije raztopina magnezijevega sulfata, ki zapolni ves prosti prostor zunanje posode in ne izpodrine raztopine vitriola, saj ima večjo specifično težo. Kljub temu pa vitriol z difuzijo tekočin počasi doseže cink, kjer odda svoj baker. Za ohranjanje nasičenosti te raztopine se v element postavi prevrnjena steklena bučka s koščki bakrovega sulfata in vode. Prevodniki gredo iz kovin; njihovi deli, ki so v tekočini, imajo gutaperčevo lupino. Odsotnost glinenega kozarca v elementu omogoča, da se uporablja dlje časa brez spreminjanja njegovih delov; vendar je njegov notranji upor velik; v bučko celo majhnega elementa damo približno 1/2 kilograma vitriola. Zelo je primeren za telegrafe, električne zvonce in podobno in zdrži več mesecev. Elementi Callot in Trouvé-Callot podobno kot Meidingerjevi elementi, vendar enostavnejši od slednjih. Kresten Petersburgu je uredil tudi uporabno modifikacijo Meidingerjevega elementa. Thomsonov element v obliki posode ali pladnja je spremenjen Danielevsky; porozne ploščate membrane pergamentnega papirja ločujejo eno tekočino od druge, vendar se membrane lahko odpovejo. Siemens element in Halske spada tudi v kategorijo Danielevskega. Minotto element. Bakreni krog na dnu steklenega kozarca, na katerega se vlijejo kristali bakrovega sulfata, na vrhu pa je debela plast kremenčevega peska, na katero je prekrit cinkov krog. Vse je napolnjeno z vodo. Služi od 1 1/2 do 2 leti na telegrafskih linijah. Namesto peska lahko vzamete prah živalskega premoga (Darsonval). Truve element. Bakreni krog, na katerem je stolpec krogov iz transmisivnega papirja, impregniranega z bakrovim sulfatom od spodaj, in cinkovim sulfatom od zgoraj. Majhna količina vode, ki omoči papir, aktivira element. Odpor je precej velik, delovanje je dolgo in konstantno.

Grove element, platina-cink; platina je potopljena v močno dušikovo kislino, cink v šibko žveplovo kislino. Vodik, ki se sprošča z delovanjem toka, se oksidira zaradi kisika dušikove kisline (NHO 2), ki se spremeni v dušikov anhidrid (N 2 O 4), katerega oddajani rdeče-oranžni hlapi škodujejo dihanju in pokvarijo vse bakrene dele aparata, ki so zato najbolje izdelani iz svinca. Ti elementi se lahko uporabljajo samo v laboratorijih, kjer so dimne nape, v običajnem prostoru pa jih je treba postaviti v peč ali kamin; imajo veliko vzbujevalno silo in nizek notranji upor - vsi pogoji za visoko tokovno jakost, ki je bolj konstantna, večja je prostornina tekočine v elementu. sl. 6 tabele prikazuje tak plosko oblikovan element; zunaj njega na desni je upognjena cinkova plošča, povezana s platinasto ploščo elementa Z drugi element, v pregibu katerega je ravna lončena posoda V za platino. Na levi strani je platinasta plošča, ki je s spono povezana s cinkom elementa in pripada tretjemu elementu. Pri tej obliki elementov je njen notranji upor zelo majhen, vendar močno delovanje toka zaradi majhne količine tekočin ni dolgo. Tok teče od platine skozi zunanje prevodnike do cinka v skladu z zgoraj navedenim splošnim pravilom.

Bunsenov element(1843), premog-cink, popolnoma nadomešča prejšnjega in je cenejši od nje, saj so drago platino nadomestile koksne ploščice. Tekočine so enake kot v elementu Grove, električna vzbujevalna sila in upor sta približno enaki; smer toka je enaka. Tak element je prikazan na sl. 3 mize; ploščica na oglje, označena s črko Z, s kovinsko sponko z znakom +; je pozitivni pol ali anoda elementa. Iz cinkovega valja Z s spono (negativni pol ali katodo) prihaja plošča z drugo objemko, ki je v primeru sestave baterije nameščena na karbonsko ploščico drugega elementa. Grove je prvi zamenjal platino v svojem elementu s premogom, a so bili njegovi poskusi pozabljeni. element Darsonval, ogljik-cink; pri premogu mešanica dušikove in klorovodikove kisline v 1 prostornini z 2 prostorninama vode, ki vsebuje 1/20 žveplove kisline. Element hendikepa.- Namesto koksnih ploščic se uporablja steklenica grafita in gline; vanj se vlije dušikova kislina. Ta očitno zunanja sprememba Bunsenovega elementa naredi uporabo dušikove kisline bolj popolno.

Element Sosnovskega.- cink v raztopini kavstične sode ali kavstične pepelike; premog v tekočini, ki je sestavljena iz 1 volumna dušikove kisline, 1 volumna žveplove kisline, 1 volumna klorovodikove kisline, 1 volumna vode. Izjemen po svoji zelo visoki električni vzbujevalni moči.

Callan element.- Premog Bunsenovih elementov je nadomeščen z železom; moč vzbujanja ostane enaka kot pri uporabi premoga. Železo ni izpostavljeno dušikovi kislini, saj je v pasivnem stanju. Namesto železa je mogoče koristno uporabiti lito železo z nekaj silicija.

Poggendorfski element razlikuje od Bunsenovega elementa po tem, da se dušikova kislina nadomesti s tekočino, podobno tisti, ki se uporablja v Grenetovem elementu. Za 12 masnih delov kalijevega dikromata, raztopljenega v 100 delih vode, dodamo 25 delov močne žveplove kisline. Vzbujevalna sila je enaka kot pri Bunsenovem elementu; vendar je notranji upor večji. V omenjeni tekočini je manj kisika, ki se odda za oksidacijo vodika, kot v dušikovi kislini enakega volumna. Zaradi odsotnosti vonja pri uporabi teh elementov je bil v kombinaciji z drugimi prednostmi najbolj priročen za uporabo. Vendar polarizacija ni popolnoma odpravljena. Imšenetsky element, ogljik-cink. Grafitna (ogljikova) plošča v raztopini kromove kisline, cink - v raztopini sulfitno-natrijeve soli. Velika vzbujevalna moč, nizek notranji upor, skoraj popoln izkoristek cinka in zelo dober izkoristek kromove kisline.

Leclanche element, ogljik-cink; namesto oksidacijske tekočine vsebuje prah (grobi) manganovega peroksida, pomešan s koksom v prahu (slika 5 tabele) v notranjem, za tekočino prepustnem glinenem kozarcu, s pečjo na premog; zunaj je v enem od vogalov bučke posebne oblike nameščena cinkova palica. Tekočina - vodna raztopina amoniaka - se vlije od zunaj in prodre v glineni kozarec do premoga (koksa), zmoči manganov peroksid; vrh kozarca je običajno napolnjen s smolo; odprtine za izpust plinov. Vzbujevalna sila je med Daniellovim in Bunsenovim elementoma povprečna, upor je velik. Ta element, ki ostane zaprt, daje tok hitro upadajoče moči, vendar za telegrafe in domačo uporabo traja eno ali dve leti, ko dodamo tekočino. Med razgradnjo amoniaka (NH 4 Cl) se klor sprosti v cink, pri čemer nastane cinkov klorid in amoniak pri premogu. Manganov peroksid, bogat s kisikom, prehaja po malem v spojino najnižje stopnje oksidacije, vendar ne v vseh delih mase, ki polni zemeljsko posodo. Za popolnejšo uporabo manganovega peroksida in zmanjšanje notranjega upora so ti elementi razporejeni brez glinene pločevinke, ploščice pa so stisnjene iz manganovega peroksida in premoga, med katerimi je nameščena koksovna peč, kot je prikazano na sliki. 4 mize. Tovrstne elemente je mogoče zapreti in jih je enostavno prenašati; steklo se nadomesti z gumo za rogove. Geff je spremenil tudi ta element in zamenjal raztopino amoniaka z raztopino cinkovega klorida.

element Marie Devi, premog-cink, vsebuje pri premogu pastozno maso živosrebrovega sulfata (Hg 2 SO 4), navlaženega z vodo, dano v porozni glineni kozarec. Na cink se vlije šibka žveplova kislina ali celo voda, saj se prva že sprosti iz živosrebrne soli z delovanjem toka, med katerim se vodik oksidira, kovinsko živo srebro pa se sprosti s premogom, tako da čez nekaj časa element postane cink-živo srebro. Električna vzbujevalna sila se ne spremeni z uporabo čistega živega srebra namesto premoga; je nekoliko večji kot pri Leclanchetovem elementu, notranji upor je velik. Primerno za telegrafe in na splošno za intermitentni tok. Te elemente uporabljajo tudi v medicinske namene in jih raje polnijo z živosrebrovim sulfatom (HgSO 4). Priročna za medicinske in druge namene je oblika tega elementa visok cilinder iz rogove gume, katerega zgornja polovica vsebuje cink in premog, spodnja polovica pa vodo in živosrebrov sulfat. Če je element obrnjen na glavo, deluje in v prvem položaju ne tvori toka.

Element Varren Delarue- cink-srebro. Ozek srebrn trak štrli iz valja iz taljenega srebrovega klorida (AgCl), ki je vstavljen v cev iz pergamentnega papirja; cink je v obliki tanke palice. Obe kovini sta nameščeni v stekleno cev, zaprto s parafinskim zamaškom. Tekočina - raztopina amoniaka (23 delov soli na 1 liter vode). Električna vzbujevalna sila je skoraj enaka (nekoliko več) kot pri Daniellovem elementu. Kovinsko srebro se odlaga iz srebrovega klorida na srebrni trak elementa in ne pride do polarizacije. Iz njih sestavljene baterije so služile za poskuse prehajanja svetlobe v redkih plinih (V, Warren Delarue). Geff dal tem elementom napravo, ki omogoča enostavno prenašanje; se uporabljajo za medicinske indukcijske tuljave in za enosmerne tokove.

Elementi Duchomina, Partza, Figierja. Prvi je cink-premog; cink v šibki raztopini navadne soli, premog - v raztopini železovega klorida. Nekonsistentno in malo raziskano. Parz je cink zamenjal z železom; raztopina kuhinjske soli ima gostoto 1,15, raztopina železovega klorida ima gostoto 1,26. Boljši od prejšnjega, čeprav je električna vzbujevalna sila manjša. Figier uporablja eno tekočino v elementu železov premog, pridobljeno s prehajanjem curka klora skozi nasičeno raztopino železovega sulfata. Niodni element, ogljik-cink. Cink je v obliki cilindra, ki obdaja porozni glineni valj, ki vsebuje peč za koks, prekrito z belilom. Element je zamašen s pluto, napolnjeno z voskom; skozi luknjo v njej vlijemo raztopino navadne soli (24 delov na 100 delov vode). Električna vzbujevalna sila je velika; ob stalnem, nekoliko podaljšanem delovanju na zunanji mali upor kmalu oslabi, vendar po uri ali dveh neaktivnosti elementa doseže prejšnjo vrednost.

suhi predmeti. To ime lahko damo elementom, pri katerih je prisotnost tekočine implicitna, ko se vpije v porozna telesa elementa; morali bi jih poklicati mokra. Ti vključujejo zgoraj opisani bakreno-cink element Trouvé in element Leclanchet, ki ga je spremenil Germain. Ta uporablja vlakna, pridobljena iz kokosovih oreščkov; iz njega se pripravi masa, ki močno vpija tekočino in pline, je na videz suha in le pod pritiskom dobi moker videz. Preprosto prenosljiv in primeren za mobilne telegrafske in telefonske centrale. Gasnerjevi elementi (premog-cink), ki vključujejo mavec, verjetno impregnirani s cinkovim kloridom ali amoniakom (zaupano). Vzbujevalna sila je približno enaka kot pri elementu Leclanche, nekaj časa po začetku delovanja slednjega; Notranji upor je manjši kot pri Leclanchetu. V suhi celici Leclanchet-Barbier je reža med zunanjim cinkovim valjem in notranjim votlim valjem aglomerata, ki vsebuje manganov peroksid, napolnjena z mavcem, nasičenim z raztopino neznane sestave. Prvi, precej dolgotrajni preizkusi teh elementov so bili zanje ugodni. želatin glicerinski element Kuznecova obstaja baker-cink; je sestavljen iz kartonske škatle, namočene v parafin, z dnom, obloženim s pločevino znotraj in zunaj. Na kositer se vlije plast zdrobljenega bakrovega sulfata, na katerega se vlije želatinsko-glicerinska masa, ki vsebuje žveplovo kislino. Ko se ta masa strdi, vlijemo plast zdrobljenega amalgamiranega cinka, ki ga ponovno napolnimo z isto maso. Ti elementi sestavljajo baterijo kot voltaični stolpec. Zasnovan za klice, telegrafe in telefone. Na splošno je število različnih suhih elementov zelo pomembno; toda večinoma so sodbe o njih zaradi skrivne sestave tekočin in aglomeratov le praktične, ne znanstvene.

Elementi velike površine in nizke odpornosti. V primerih, ko je treba segreti kratke, precej debele žice ali plošče, kot je na primer pri nekaterih kirurških posegih (glej Galvanokaustika), se uporabljajo elementi z velikimi kovinskimi površinami, potopljenimi v tekočine, kar zmanjša notranji upor in s tem poveča tok. Wollastonova metoda podvojitve površine se uporablja za sestavo površin iz velikega števila plošč, kot je prikazano na sl. 2, kje y, y, y- plošče iz ene kovine so nameščene v reže med ploščami c, c, c, c druga kovina.

Vse plošče so med seboj vzporedne in se ne dotikajo, vendar so vse istega imena povezane z zunanjimi žicami v eno celoto. Celoten sistem je enoten za element dveh plošč, vsaka je šestkrat večja od površine v primerjavi s prikazanimi, pri čemer je debelina tekoče plasti med ploščama enaka razdalji med obema ploščama, prikazanima na risbi. Že v začetku tega stoletja (1822) so vgrajevali naprave z veliko kovinsko površino. Med njimi je velik element Garé, imenovan deflagrator. Cinkove in bakrene pločevine velike dolžine, ločene s flanelom ali lesenimi palicami, zvijemo v valj, v katerem se pločevine kovinsko ne dotikajo. To drsališče je potopljeno v kad s tekočino in daje tok zelo visoke moči, ko deluje na zelo majhne zunanje upore. Površina vsakega lista je približno 50 kvadratnih metrov. čevljev (4 kvadratnih metrov). Dandanes na splošno poskušajo zmanjšati notranji upor elementov, vendar jim dajejo posebno veliko površino za nekatere posebne aplikacije, na primer v kirurgiji za rezanje bolečih izrastkov z vročo žico ali ploščo, za kauterizacijo ( glej Galvanokaustika). Ker se vodniki z nizkim uporom segrevajo, je mogoče pridobiti tok natančno z zmanjšanjem notranjega upora. Zato je veliko število plošč postavljenih v galvanokavstične elemente, razporejene na enak način, kot je prikazano na sl. 2 besedili. Naprava nima funkcij, je pa prilagojena za priročno uporabo; kot so na primer ogljikovo-cinkove celice ali Chardin baterije s kromovo tekočino, ki se uporabljajo v Parizu, Lyonu, Montpellierju in Bruslju. Upravljavce je treba opozoriti na potrebo po uporabi merilnika toka z zelo nizkim uporom (ampermeter ali ampermeter), da se prepričajo, da je baterija v dobrem stanju pred delovanjem.

Normalni elementi morajo ohraniti svojo elektroekscitacijsko silo ali imeti konstantno potencialno razliko čim dlje, ko so odprte, da služijo kot normalna merska enota pri medsebojni primerjavi elektroekscitatornih sil. Renier je v ta namen predlagal par baker-cink, pri katerem je površina bakra v primerjavi s cinkom zelo velika. Tekočina je raztopina 200 delov suhe kuhinjske soli v 1000 delih vode. Pod tem pogojem je polarizacija bakra zelo šibka, če se ta element vnese v vezje z visokim uporom in za kratek čas. normalen element Latimer Clark sestoji iz cinka v raztopini cinkovega sulfata, živega srebra in soli živosrebrovega sulfida (Hg 2 SO 4). normalen element Fleming, bakrovo-cink, z raztopinami bakrovega sulfata in cinkovega sulfata določene, vedno konstantne gostote. normalen element London Post and Telegraph Office, baker-cink, z raztopino cinkovega sulfata in kristali bakrovega sulfata z bakrom je zelo primeren. Za električno vzbujevalno silo Flemingovega elementa glejte ploščo na koncu članka.

sekundarni elementi, oz akumulatorji, izvirajo iz sekundarnih Ritterjevih stebrov (glej Galvanizem), ki so ostali brez posebne pozornosti 50 let. Ritterjev stolpec, sestavljen iz bakrenih plošč, potopljenih v tekočino, se je po delovanju voltaičnega stebra nanj polariziral in po tem je sam lahko tvoril tok, katerega smer je bila nasprotna primarnemu toku. Leta 1859 je Plante uredil element, sestavljen iz dveh svinčenih listov, zvitih v spiralo kot Gare deflagrator, brez medsebojnega kovinskega stika in potopljenih v šibko žveplovo kislino. S priključitvijo enega svinčenega lista na anodo (pozitivni pol) in drugega na katodo baterije z vsaj 2 zaporedno povezanimi Bunsenovi ali Poggendorfovi celicami in s tem prenašajo tok, ki teče v tekočini od svinca do svinca, povzročijo ločitev kisika na svinčeni plošči, ki je povezana z anodo, in vodika na plošči, ki je povezana s katodo. Na anodni plošči nastane plast svinčevega peroksida, medtem ko je katodna plošča popolnoma očiščena oksidov. Zaradi heterogenosti plošč tvorijo pare z veliko elektroekscitacijsko silo, ki daje tok v nasprotni smeri od prejšnje. Velika ekscitatorna sila, ki se razvije v sekundarni celici in je nasprotna tisti pri primarni bateriji, je razlog za zahtevo, da mora biti slednja boljša od prve. Dva zaporedno povezana Poggendorffova elementa imata vzbujevalno moč približno 4 volte, medtem ko element Plante le približno 2 1/2. Za polnjenje 3 ali 4 vzporedno povezanih celic Plante (glej galvanske baterije), bi prejšnji 2 Poggendorffovi celici dejansko zadostovali, vendar bi njihovo delovanje zelo počasi oksidiralo tako veliko površino svinca; zato je za istočasno polnjenje, na primer 12 vzporedno povezanih elementov Plante, potrebno več ur delovanje 3-4 Bunsenovih elementov z vzbujevalno silo 6-8 voltov. Napolnjene Plante celice, povezane zaporedno, razvijejo električno vzbujevalno silo 24 voltov in proizvedejo več, na primer, žarenja kot polnilna baterija, vendar bo delovanje sekundarne baterije kratko. Količina električne energije, ki jo sproži sekundarna baterija, ni večja od količine električne energije, ki jo skoznjo preide iz primarne baterije, vendar se, ko se preide skozi zunanje prevodnike pri večji napetosti ali potencialni razliki, porabi v krajšem času.

Plantejevi elementi so se po različnih praktičnih izboljšavah imenovali akumulatorji. Leta 1880 je Faure prišel na idejo, da bi svinčene plošče pokrili s plastjo rdečega svinca, torej že pripravljenega svinčevega oksida, ki je zaradi delovanja primarnega toka na eni plošči še bolj oksidiral in deoksidiral. na drugem. Toda način pritrditve svinčenega rdečega je zahteval tehnične izboljšave, ki so v bistvu sestavljene iz uporabe svinčene mreže, v kateri se prazne celice napolnijo s svinčevo rdečo in testo iz prahu na šibki žveplovi kislini. Baterija Fitz-Gerald uporablja ploščice iz svinčevega oksida brez melične podlage; na splošno je baterijskih sistemov veliko in tukaj je prikazan le eden najboljših (slika 8 tabele). Hagenova svinčena rešetka je sestavljena iz dveh izboklin, ki sta obrnjeni drug proti drugemu, kar preprečuje, da bi koščki svinčevega oksida izpadli iz okvirja; posebej upodobljeni rezi vzdolž črt ab in cd glavna risba pojasnjuje strukturo tega okvirja. En okvir je napolnjen z rdečim svincem, drugi z litarjem (najnižja stopnja oksidacije svinca). Neparno število, običajno pet ali sedem, plošč je povezano na enak način, kot je razloženo v peklu. 2; v prvem primeru 3, v drugem 4 pokrite s trnjem. Od ruskih tehnikov sta imela koristi od baterijske naprave Yablochkov in Khotinsky. Ti sekundarni elementi, ki predstavljajo eno tehnično neprijetnost - zelo veliko težo, so bili deležni različnih tehničnih aplikacij, med drugim tudi za domačo električno razsvetljavo v primerih, ko v ta namen ni mogoče uporabiti enosmernega toka dinamov. Baterije, napolnjene na enem mestu, je mogoče prenesti na drugo. Zdaj niso napolnjeni s primarnimi elementi, ampak z dinamo, ob upoštevanju določenih posebnih pravil (glej Dinamo, Električna razsvetljava).

Sestava galvanskih baterij. Baterija je sestavljena iz elementov na tri načine: 1) serijska povezava, 2) vzporedna povezava, 3) kombinirana iz obeh prejšnjih. Na sl. Tabela 1 prikazuje zaporedno povezavo 3 Danielovih elementov: cink prvega para, šteto od desne, je povezan z bakrenim trakom na baker drugega para, cink drugega para je povezan z bakrom iz tretjič. Prosti konec bakra prvega para je anoda ali pozitivni pol baterije; prosti konec tretjega para je katoda ali negativni pol baterije. Za vzporedno povezavo istih elementov je potrebno vse cinke med seboj povezati s kovinskimi trakovi in ​​vse bakrene pločevine povezati s trakovi ali žicami v eno celoto, ločeno od cinka; kompleksna površina cinka bo katoda, kompleksna bakrena površina bo anoda. Delovanje takšne baterije je enako delovanju enega elementa, ki bi imel površino trikrat večjo od posamezne baterijske celice. Končno, tretjo metodo povezave je mogoče uporabiti za vsaj 4 elemente. Če jih vzporedno povežemo dva po dva, dobimo dve kompleksni anodi in isti dve katodi; če povežemo prvo kompleksno anodo z drugo kompleksno katodo, dobimo baterijo dveh elementov podvojene površine. Prekleto. 3 besedila prikazujejo dve različni kompleksni spojini 8 elementov, od katerih vsaka predstavljata dva koncentrična obroča, ločena s črnimi presledki. Ne da bi se spuščali v podrobnosti, ugotavljamo, da se po videzu način sestavljanja teh baterij razlikuje od pravkar opisanih.

V (I) so 4 elementi povezani zaporedno, vendar sta na enem koncu oba skrajna cinka povezana s kovinskim trakom QC, in z nasprotne strani sta dve skrajni bakreni plošči povezani s ploščo AA, ki je anoda, medtem ko QC - katoda kompleksne baterije, ki ustreza 4 zaporedno povezanim elementom z dvojno površino. Slika 3 (II) prikazuje baterijo, ki ustreza dvema zaporedno povezanima štirikratnim površinskim elementoma. Primeri, ko so potrebne baterije, sestavljene na določen način, so v celoti razjasnjene z Ohmovo formulo (galvanski tok), ob upoštevanju pravila, ki izhaja iz nje, da za najboljši učinek na kateri koli prevodnik z danim številom galvanskih celic , mora biti baterija sestavljena iz njih tako, da je njen notranji upor enak uporu zunanjega prevodnika ali vsaj čim bližje njemu. K temu moramo dodati še, da se pri serijski povezavi notranji upor povečuje sorazmerno s številom povezanih parov, pri vzporedni povezavi pa se nasprotno zmanjšuje sorazmerno s tem številom. Zato so na telegrafskih linijah, ki predstavljajo veliko odpornost na galvanski tok, baterije sestavljene iz zaporedno povezanih celic; pri kirurških operacijah (galvanokaustika) je potrebna baterija vzporedno povezanih elementov. Upodobljen v peklu. 3 (I) baterija predstavlja najboljšo kombinacijo 8 celic za delovanje na zunanji upor, ki je dvakrat večji od notranjega upora ene celice. Če bi bil zunanji upor štirikrat manjši kot v prvem primeru, je treba bateriji dati videz črt. 3(II). To izhaja iz izračunov po Ohmovi formuli. [O elementih in baterijah glej delo Niodeta (v ruskem prevodu D. Golova - "Električni elementi" 1891); manj podrobno: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. Članki v elektriki, 1891 in 1892]

Primerjava galvanskih celic med seboj. Tu povezane pripombe so bile delno podane v opisu elementov. Dostojanstvo galvanskega elementa se meri z močjo toka, ki ga razvije, in s trajanjem njegovega delovanja, in sicer z zmnožkom prve vrednosti z drugo. Če vzamemo amper kot enoto toka (glej Galvanski tok) in uro kot enoto časa, potem lahko izmerimo zmogljivost galvanskega elementa v amper-urah. Na primer, baterije, odvisno od velikosti, lahko dajejo od 40 do 90 amper-ur. Za metode merjenja dela, ki ga povzroči električni tok, ki je enakovreden delu tako imenovanega parnega konja za eno uro, glejte Delo, Energija električnega toka.