電流源是化學的。 一種電流的化學來源及其裝置

當前化學物質的來源 （HIT的縮寫） - 將氧化還原反應的能量轉化為電的裝置。 其他名稱是電化學 電池，原電池 ，電化學電池。 其作用原理如下：作為兩種試劑的相互作用的結果，化學反應發生在恆定電流的能量的釋放下。 在目前的其他來源中，發電過程按照多級方案進行。 首先， 釋放熱能， 然後變成機械的，然後變成電氣的。 HIT的優點是一步一步的過程，就是立即獲得電力，繞過獲得熱能和 機械能 的階段 。

故事

當前的第一個來源如何出現？ 化學源 已經收到了十八世紀意大利科學家Luigi Galvani的電子 元素 的名字。 他是醫生，解剖學家，生理學家和物理學家。 他研究的方向之一是研究動物對各種外部影響的反應。 Galvani在青蛙實驗中，偶然發現了獲得電力的化學方法。 他將兩塊金屬板連接到青蛙腳上的裸露的神經。 同時發生肌肉收縮。 他自己解釋這個現象Galvani是不正確的。 但他的實驗和觀察結果幫助了他的同胞亞歷山德羅·沃爾特在隨後的研究中。

伏爾塔在他的作品中介紹了兩種金屬與青蛙肌肉組織接觸後化學反應的結果，導致了電流的出現。 目前的第一個化學來源看起來像一個帶有鹽水的容器，鍍鋅和鍍銅。

在工業規模上，HIT開始在十九世紀下半葉生產，由於法國人萊克蘭奇（Leclanche），他發明了以鹽電解液為主的錳鋅元素。 幾年後，這種電化學電池被另一位科學家改進，是直到1940年才是電流的唯一主要化學來源。

HIT的設備和操作原理

化學電流源的裝置包括兩個電極（第一類導體）和位於它們之間的電解質（第二種導體或離子導體）。 在他們之間的邊界有一個電子潛力。 還原劑被氧化的電極稱為陽極，氧化劑還原的電極為陰極。 與電解質一起形成電化學系統。

電極之間的氧化還原反應的副作用是發生電流。 在該反應期間，還原劑氧化並釋放電子至氧化劑，從而使它們恢復。 電解液的陰極和陽極之間的存在是反應的必要條件。 如果您只是混合來自兩種不同金屬的粉末，則不會釋放電能，所有的能量都將作為熱量釋放。 需要電解液來排序電子轉移過程。 大多數其質量是鹽溶液或熔體。

電極看起來像金屬板或格子。 當它們浸入電解質中時，它們之間的電位差異 - 開路電壓。 陽極具有回彈電子和陰極的傾向 - 被接受。 表面上，化學反應開始。 當電路打開時，當其中一種試劑被消耗時，它們停止。 當電極或電解質中的一個被去除時，電路被打開。

電化學系統的組成

作為氧化劑的化學電流來源使用含氧酸和鹽，氧，鹵素，高級金屬氧化物，硝基有機化合物等。還原劑是金屬及其低級氧化物，氫和烴化合物。 電解質的使用方法：

1. 酸，鹼，鹽等的水溶液
2. 通過將鹽溶解在有機或無機溶劑中而獲得的具有離子電導率的非水溶液。
3. 鹽溶解
4. 具有離子晶格的固體化合物，其中一個離子是可移動的。
5. 基質電解質。 這些是在固體非導電體（電氣載體）的孔中的液體溶液或熔體。
6. 離子交換電解質。 這些是具有相同符號的固定的離子發生基團的固體化合物。 另一個標誌的離子同時移動。 這種性質使得這種電解質的電導率是單極的。

電鍍電池

化學電流源由原電池組成。 這些電池之一的電壓很小 - 從0.5到4V。 根據需要，HIT使用由幾個串聯元件組成的電池。 有時使用幾個元件的並行或串行並行連接。 在順序電路中，只包含相同的主電池或蓄電池。 它們應具有相同的參數：電化學系統，設計，技術變體和尺寸。 對於並聯連接，使用不同尺寸的元件是可以接受的。

HIT分類

電流的化學來源在於：

• 大小;
• 建設;
• 試劑;
• 能量形成反應的性質。

這些參數決定了適用於特定應用的HIT的操作屬性。

電化學電池的分類是基於器件工作原理的差異。 根據這些特點，區分：

1. 電流的主要化學來源是單一動作的要素。 在它們中存在一定量的試劑，其在反應期間被消耗。 完全放電後，該電池失去其可操作性。 另一種方式，初級HIT稱為電池。 簡單地稱它們是正確的 - 一個元素。 主要電源的最簡單的例子是“電池”AA。
2. 電流 - 蓄能器（也稱為次級，可逆HIT）的可充電化學源是可重複使用的元件。 通過在完全放電後通過電池將電流從外部電路反向通過電池，消耗的試劑被再生，再次積聚化學能（充電）。 由於可以從外部恆定電流源充電，該器件長時間使用，中斷充電。 發電過程稱為電池放電。 對於這樣的HIT，可以攜帶許多電子設備（筆記本電腦，手機等）的功率元件。
3. 電流的熱化學源是連續作用的裝置。 在其工作過程中，連續提供新的試劑部分，並除去反應產物。
4. 在組合（半燃料）電池中有一種試劑的儲備。 第二個從外部進入設備。 設備的壽命取決於第一試劑的儲備。 如果可以通過從外部電源傳遞電流來恢復電荷，則將電流的組合化學電源用作蓄電池。
5. HIT可再生能源以機械或化學方式充電。 對於他們來說，可以在完全放電後用新的部分替換消耗的試劑。 也就是說，它們不是連續的設備，而是像蓄電池一樣定期充電。

HIT的特點

化學電流的主要特點是：

1. 開路電壓（NDC或放電電壓）。 該指標首先取決於所選擇的電化學系統（還原劑，氧化劑和電解質的組合）。 此外，電解質的濃度，放電程度，溫度等影響NRC。 NDC取決於流經HIT的電流的值。
2. 電源。
3. 放電電流取決於外部電路的電阻。
4. 容量 - HIT完全放電後最大的電量。
5. 能量存儲是設備完全放電時接收到的最大能量。
6. 能量特性。 對於電池來說，這首先是保證數量的充放電循環，而不會降低電容或充電電壓（資源）。
7. 溫度範圍的效率。
8. 保質期是製造和設備的第一個數字之間的最大允許時間。
9. 使用壽命是最大允許的總保質期和工作。 對於燃料電池，連續和間歇運行的使用壽命很重要。
10. 整個生命週期總能量。
11. 與振動，衝擊等有關的機械強度
12. 能夠在任何位置工作。
13. 可靠性。
14. 易於維護

HIT的要求

電化學電池的設計必須提供有助於最有效的反應過程的條件。 這些條件包括：

• 防止漏電流;
• 統一工作
• 機械強度（包括緊度）;
• 分離試劑;
• 電極和電解液之間接觸良好;
• 以最小的損耗將電流從反應區域移除到外部端子。

目前化學品的來源應符合以下一般要求：

• 具體參數值最高;
• 最高工作溫度範圍;
• 最大的壓力
• 能源單位的最低成本;
• 電壓穩定;
• 充電安全;
• 安全;
• 服務簡單，理想情況下不需要;
• 使用壽命長

HIT操作

原電池的主要優點是不需要任何維護。 在開始使用它們之前，您只需要檢查外觀，到期日期。 當連接時，重要的是觀察極性並檢查設備的觸點的完整性。 更複雜的電流 - 電池化學來源需要更嚴格的保養。 他們服務的目的是最大限度地延長使用壽命。 保養電池是：

• 保持清潔
• 監控開路電壓;
• 維護電解液水平（只能用蒸餾水補充）;
• 電解液濃度的控制（使用比重計 - 用於測量液體密度的簡單裝置）。

當操作電池時，必須符合有關電器安全使用的所有要求。

電化學系統的HIT分類

化學來源的類型，取決於系統：

• 鉛（酸）;
• 鎳鎘，鎳鐵，鎳鋅;
• 錳鋅，銅鋅，汞鋅，氯鋅;
• 銀鋅，銀鎘;
• 空氣 - 金屬;
• 鎳氫和銀 - 氫;
• 錳 - 鎂;
• 鋰等

現代應用HIT

電流源，化學品 目前適用於：

• 車輛;
• 便攜式設備;
• 軍事和航天技術;
• 科學儀器;
• 醫學（起搏器）。

HIT在日常生活中的常見例子：

• 電池（乾電池）;
• 便攜式家用電器和電子產品的電池;
• 不間斷電源;
• 汽車電池

目前的鋰化學源尤其廣泛應用。 這是因為鋰（Li）具有最高的比能。 事實是，它在所有其他金屬中具有最大的負極 電位 。 鋰離子電池（LIA）在比能量和工作電壓方面優於所有其他HIT。 現在他們逐漸掌握了一個新的領域 - 汽車運輸。 未來，與鋰電池改進相關的科學家的發展將朝著超薄結構和大容量增壓電池的方向發展。