Aby sporządzić schemat ogniwa galwanicznego, konieczne jest zrozumienie zasady jego działania, cech strukturalnych.
Konsumenci rzadko zwracają uwagę na baterie i baterie, podczas gdy te źródła zasilania są najbardziej poszukiwane.
Chemiczne źródła prądu
Co to jest ogniwo galwaniczne? Jego obwód oparty jest na elektrolicie. Urządzenie zawiera mały pojemnik, w którym znajduje się elektrolit zaadsorbowany przez materiał separatora. Ponadto schemat dwóch ogniw galwanicznych zakłada obecność katody i anody. Jak nazywa się takie ogniwo galwaniczne? Schemat łączący ze sobą dwa metale sugeruje reakcję redoks.
Najprostsze ogniwo galwaniczne
Wskazuje to na obecność dwóch płytek lub prętów wykonanych z różnych metali, które są zanurzone w silnym roztworze elektrolitu. Podczas pracy tego ogniwa galwanicznego na anodzie zachodzi proces utleniania związany z powrotem elektronów.
Na katodzie - odzyskiwanie, w towarzystwieakceptacja cząstek ujemnych. Następuje transfer elektronów przez obwód zewnętrzny do utleniacza z czynnika redukującego.
Przykład ogniwa galwanicznego
W celu wykonania obwodów elektronicznych ogniw galwanicznych konieczne jest poznanie wartości ich potencjału standardowej elektrody. Przeanalizujmy wariant miedziano-cynkowego ogniwa galwanicznego, które działa w oparciu o energię uwalnianą podczas oddziaływania siarczanu miedzi z cynkiem.
To ogniwo galwaniczne, którego schemat zostanie podany poniżej, nazywa się ogniwem Jacobiego-Daniela. Zawiera płytkę miedzianą, która jest zanurzona w roztworze siarczanu miedzi (elektroda miedziana), a także składa się z płytki cynkowej, która jest w roztworze jej siarczanu (elektroda cynkowa). Roztwory stykają się ze sobą, ale aby zapobiec ich mieszaniu, w elemencie zastosowano przegrodę wykonaną z materiału porowatego.
Zasada działania
Jak działa ogniwo galwaniczne, którego obwód to Zn ½ ZnSO4 ½ ½ CuSO4 ½ Cu? Podczas jego pracy, gdy obwód elektryczny jest zamknięty, zachodzi proces utleniania metalicznego cynku.
Na powierzchni kontaktu z roztworem soli obserwuje się przemianę atomów w kationy Zn2+. Procesowi temu towarzyszy uwalnianie „wolnych” elektronów, które poruszają się po obwodzie zewnętrznym.
Reakcję zachodzącą na elektrodzie cynkowej można przedstawić w następujący sposób:
Zn=Zn2+ + 2e-
Odzyskiwaniekationy metali przeprowadza się na elektrodzie miedzianej. Cząsteczki ujemne, które wchodzą tu z elektrody cynkowej, łączą się z kationami miedzi, odkładając je w postaci metalu. Ten proces wygląda następująco:
Cu2+ + 2e-=Cu
Jeśli dodamy dwie reakcje omówione powyżej, otrzymamy całkowite równanie opisujące działanie cynkowo-miedzianego ogniwa galwanicznego.
Elektroda cynkowa działa jak anoda, miedź służy jako katoda. Nowoczesne ogniwa i akumulatory galwaniczne wymagają użycia jednego roztworu elektrolitu, co rozszerza zakres ich zastosowania, sprawia, że ich obsługa jest wygodniejsza i wygodniejsza.
Odmiany ogniw galwanicznych
Najczęstsze są pierwiastki węglowo-cynkowe. Wykorzystują pasywny węglowy kolektor prądu w kontakcie z anodą, którą jest tlenek manganu (4). Elektrolitem jest chlorek amonu, nakładany w postaci pasty.
Nie rozprzestrzenia się, więc samo ogniwo galwaniczne nazywa się suchym. Jego cechą jest możliwość „odzyskiwania” w trakcie eksploatacji, co ma pozytywny wpływ na czas ich eksploatacji. Takie ogniwa galwaniczne mają niski koszt, ale małą moc. Gdy temperatura spada, zmniejszają swoją wydajność, a gdy rośnie, elektrolit stopniowo wysycha.
Pierwiastki alkaliczne wymagają użycia roztworu alkalicznego, więc mają ich całkiem sporoaplikacje.
W ogniwach litowych aktywny metal działa jak anoda, co ma pozytywny wpływ na żywotność. Lit ma ujemny potencjał elektrody, dlatego przy małych wymiarach takie elementy mają maksymalne napięcie znamionowe. Wśród wad takich systemów jest wysoka cena. Otwarcie litowych źródeł zasilania grozi wybuchem.
Wniosek
Zasada działania każdego ogniwa galwanicznego opiera się na procesach redoks zachodzących na katodzie i anodzie. W zależności od użytego metalu, wybranego roztworu elektrolitu zmienia się żywotność elementu, a także wartość napięcia znamionowego. Obecnie istnieje zapotrzebowanie na ogniwa litowo-kadmowo-galwaniczne, które mają dość długą żywotność.
