Aby bylo možné sestavit schéma galvanického článku, je nutné pochopit princip jeho činnosti, konstrukční vlastnosti.
Spotřebitelé zřídka věnují pozornost bateriím a bateriím, zatímco tyto zdroje energie jsou nejžádanější.
Chemické zdroje proudu
Co je to galvanický článek? Jeho obvod je založen na elektrolytu. Zařízení obsahuje malou nádobku, kde je umístěn elektrolyt, adsorbovaný materiálem separátoru. Schéma dvou galvanických článků navíc předpokládá přítomnost katody a anody. Jak se takový galvanický článek jmenuje? Schéma spojující dva kovy dohromady naznačuje redoxní reakci.
Nejjednodušší galvanický článek
Znamená to přítomnost dvou desek nebo tyčí vyrobených z různých kovů, které jsou ponořeny do silného roztoku elektrolytu. Během provozu tohoto galvanického článku probíhá na anodě oxidační proces spojený s návratem elektronů.
Na katodě - zotavení, doprovázenopřijímání negativních částic. Dochází k přenosu elektronů přes vnější okruh do okysličovadla z redukčního činidla.
Příklad galvanického článku
Pro výrobu elektronických obvodů galvanických článků je nutné znát hodnotu jejich standardního elektrodového potenciálu. Pojďme analyzovat variantu měděno-zinkového galvanického článku, který funguje na základě energie uvolněné při interakci síranu měďnatého se zinkem.
Tento galvanický článek, jehož schéma bude uvedeno níže, se nazývá Jacobi-Danielův článek. Jeho součástí je měděná deska, která je ponořena v roztoku síranu měďnatého (měděná elektroda), dále se skládá ze zinkové desky, která je v roztoku svého síranu (zinková elektroda). Roztoky jsou ve vzájemném kontaktu, ale aby se zabránilo jejich smíchání, prvek používá přepážku z porézního materiálu.
Princip fungování
Jak funguje galvanický článek, jehož obvod je Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Při jeho provozu, kdy je elektrický obvod uzavřen, dochází k procesu oxidace kovového zinku.
Na jeho kontaktním povrchu s roztokem soli je pozorována přeměna atomů na kationty Zn2+. Proces je doprovázen uvolněním „volných“elektronů, které se pohybují po vnějším obvodu.
Reakce probíhající na zinkové elektrodě může být znázorněna následovně:
Zn=Zn2+ + 2e-
Obnovakovových kationtů se provádí na měděné elektrodě. Negativní částice, které sem vstupují ze zinkové elektrody, se spojují s kationty mědi a ukládají je ve formě kovu. Tento proces je následující:
Cu2+ + 2e-=Cu
Pokud sečteme dvě reakce diskutované výše, dostaneme celkovou rovnici, která popisuje činnost zinko-měděného galvanického článku.
Zinková elektroda funguje jako anoda, měď jako katoda. Moderní galvanické články a baterie vyžadují použití jediného roztoku elektrolytu, což rozšiřuje rozsah jejich použití, činí jejich obsluhu pohodlnější a pohodlnější.
Růdy galvanických článků
Nejběžnější jsou uhlíkovo-zinkové prvky. Používají pasivní uhlíkový sběrač proudu v kontaktu s anodou, což je oxid manganu (4). Elektrolytem je chlorid amonný, aplikovaný jako pasta.
Nešíří se, takže samotný galvanický článek se nazývá suchý. Jeho vlastností je schopnost „regenerace“během provozu, což má pozitivní vliv na délku jejich provozní doby. Takové galvanické články mají nízkou cenu, ale nízký výkon. Při poklesu teploty snižují svou účinnost, a když stoupá, elektrolyt postupně vysychá.
Alkalické prvky zahrnují použití alkalického roztoku, takže toho mají poměrně hodněaplikace.
V lithiových článcích působí aktivní kov jako anoda, což má pozitivní vliv na životnost. Lithium má záporný elektrodový potenciál, proto při malých rozměrech mají takové prvky maximální jmenovité napětí. Mezi nevýhody takových systémů patří vysoká cena. Otevření lithiových zdrojů energie je výbušné.
Závěr
Princip činnosti jakéhokoli galvanického článku je založen na redoxních procesech probíhajících na katodě a anodě. V závislosti na použitém kovu, zvoleném roztoku elektrolytu se mění životnost prvku a také hodnota jmenovitého napětí. V současné době jsou žádané lithiové, kadmiové galvanické články, které mají poměrně dlouhou životnost.
