Da bi se napravio dijagram galvanske ćelije, potrebno je razumjeti princip njegovog djelovanja, strukturne značajke.
Potrošači rijetko obraćaju pažnju na baterije i baterije, dok su ti izvori energije najtraženiji.
Kemijski izvori struje
Što je galvanska ćelija? Njegov se krug temelji na elektrolitu. Uređaj uključuje malu posudu u kojoj se nalazi elektrolit, adsorbiran materijalom separatora. Osim toga, shema dvije galvanske ćelije pretpostavlja prisutnost katode i anode. Kako se zove takva galvanska ćelija? Shema koja povezuje dva metala zajedno sugerira redoks reakciju.
Najjednostavnija galvanska ćelija
Podrazumijeva prisutnost dvije ploče ili šipke izrađene od različitih metala, koje su uronjene u jaku otopinu elektrolita. Tijekom rada ove galvanske ćelije, na anodi se provodi proces oksidacije, povezan s povratkom elektrona.
Na katodi - oporavak, popraćenoprihvaćanje negativnih čestica. Dolazi do prijenosa elektrona kroz vanjski krug do oksidatora iz redukcijskog sredstva.
Primjer galvanske ćelije
Za izradu elektroničkih sklopova galvanskih ćelija potrebno je znati vrijednost njihovog standardnog elektrodnog potencijala. Analizirajmo varijantu bakreno-cink galvanske ćelije koja radi na temelju energije koja se oslobađa tijekom interakcije bakrenog sulfata s cinkom.
Ova galvanska ćelija, čija će shema biti data u nastavku, naziva se Jacobi-Danielova ćelija. Sastoji se od bakrene ploče koja je uronjena u otopinu bakrenog sulfata (bakrena elektroda), a sastoji se i od cinkove ploče koja se nalazi u otopini svog sulfata (cinkova elektroda). Otopine su u dodiru jedna s drugom, ali kako bi se spriječilo njihovo miješanje, element koristi pregradu od poroznog materijala.
Princip rada
Kako funkcionira galvanska ćelija čiji je krug Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu? Tijekom njegovog rada, kada je električni krug zatvoren, dolazi do procesa oksidacije metalnog cinka.
Na njegovoj dodirnoj površini s otopinom soli uočava se transformacija atoma u katione Zn2+. Proces je popraćen oslobađanjem "slobodnih" elektrona, koji se kreću duž vanjskog kruga.
Reakcija koja se odvija na cink elektrodi može se predstaviti na sljedeći način:
Zn=Zn2+ + 2e-
Oporavakmetalnih kationa provodi se na bakrenoj elektrodi. Negativne čestice koje ovdje ulaze iz cinkove elektrode spajaju se s bakrenim kationima, taložeći ih u obliku metala. Ovaj proces je sljedeći:
Cu2+ + 2e-=Cu
Ako zbrojimo dvije gore opisane reakcije, dobit ćemo ukupnu jednadžbu koja opisuje rad cink-bakrene galvanske ćelije.
Cinkova elektroda djeluje kao anoda, bakar služi kao katoda. Moderne galvanske ćelije i baterije zahtijevaju korištenje jedne otopine elektrolita, što proširuje opseg njihove primjene, čini njihov rad ugodnijim i praktičnijim.
Različitosti galvanskih ćelija
Najčešći su elementi ugljik-cink. Koriste pasivni ugljični kolektor struje u kontaktu s anodom, a to je manganov oksid (4). Elektrolit je amonijev klorid, apliciran kao pasta.
Ne širi se pa se sama galvanska ćelija naziva suha. Njegova značajka je sposobnost "oporavka" tijekom rada, što ima pozitivan učinak na trajanje njihovog operativnog razdoblja. Takve galvanske ćelije imaju nisku cijenu, ali malu snagu. Kada temperatura padne, oni smanjuju svoju učinkovitost, a kada raste, elektrolit se postupno isušuje.
Alkalni elementi uključuju korištenje alkalne otopine, tako da ih ima dostaaplikacije.
U litijevim ćelijama aktivni metal djeluje kao anoda, što ima pozitivan učinak na vijek trajanja. Litij ima negativan potencijal elektrode, stoga, s malim dimenzijama, takvi elementi imaju maksimalni nazivni napon. Među nedostacima takvih sustava je visoka cijena. Otvaranje litijevih izvora energije je eksplozivno.
Zaključak
Princip rada bilo koje galvanske ćelije temelji se na redoks procesima koji se odvijaju na katodi i anodi. Ovisno o korištenom metalu, odabranoj otopini elektrolita, mijenja se vijek trajanja elementa, kao i vrijednost nazivnog napona. Trenutno su tražene galvanske ćelije s litijem i kadmijem, koje imaju prilično dug vijek trajanja.
