Химический источник
тока (сокр. ХИТ) —
источник электродвижущей силы (ЭДС), в котором энергия протекающих в нём
химических процессов (окислительно-восстановительной реакции между анодом и
катодом) непосредственно превращается в электрическую энергию.
Или другими словами, это устройство, которое преобразует
химическую энергию в электрическую посредством протекающей в нем химической
реакции.
Основу химических источников тока составляют два электрода
(катод, содержащий окислитель и анод, содержащий восстановитель),
контактирующих с электролитом. Между электродами устанавливается разность
потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии
окислительно-восстановительной химической реакции.
Гальванический элемент — химический источник электрического
тока, названный в честь Луиджи Гальвани. Принцип действия гальванического
элемента основан на взаимодействии двух металлов через электролит, приводящем к
возникновению в замкнутой цепи электрического тока. Эффективность работы
гальванического элемента зависит от материала электродов и состава электролита
Явление возникновения электрического тока при контакте разных
металлов было открыто итальянским физиологом, профессором медицины Болонского
университета Луиджи Гальвани в 1786 году.
Первый химический источник тока был изобретён итальянским
учёным Алессандро Вольта в 1800 году. Это был элемент Вольта — сосуд с солёной
водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными
проволокой. Затем учёный собрал батарею из этих элементов, которая впоследствии
была названа Вольтовым столбом. Это изобретение впоследствии использовали
другие учёные в своих исследованиях.
В 1865 году французский химик Ж. Лекланше предложил
гальванический элемент оригинальной конструкции, состоявший из цинкового
стаканчика, заполненного водным раствором хлористого аммония или другой
хлористой соли, в который был помещён агломерат из оксида марганца(IV) MnO2 в
качестве деполяризатора с угольным токоотводом. Модификация этой конструкции
используется до сих пор в солевых элементах питания («батарейках») для
различных бытовых и промышленных устройств.
В зависимости от эксплуатационных особенностей и от
используемой электрохимической системы, по возможности или невозможности
повторной работы ХИТ делятся на:
·
Первичные
ХИТ — гальванические элементы («батарейки»), которые из-за необратимости
протекающих в них химических реакций невозможно перезарядить;
·
Вторичные
ХИТ— перезаряжаемые гальванические элементы (аккумуляторы), которые можно
перезарядить и восстановить их работоспособность с помощью подключения внешнего
источника тока (зарядного устройства).
Первичные источники тока(элементы) обеспечивают только разряд,
после полного разряда становятся неработоспособными и не подлежат перезарядке! (зарядка
первичных источников тока может привести к взрыву и пожару!).
Вторичные источники тока (аккумуляторы) могут заряжаться (регенерироваться),
то есть повторно накапливать энергию и перезапускать цикл химических реакций и
использоваться в циклическом режиме заряд-разряд.
В настоящее время существует большое количество типов первичных
источников тока, наиболее популярными среди которых являются солевые, щелочные
и литиевые, а также вторичных источников тока —аккумуляторов: литий-ионные
(Li–ion), литий-полимерные (Li–pol), никель-металлогидридные (Ni–MH),
никель-кадмиевые (Ni–Cd), свинцово-кислотные, металловоздушные и т.д.
|