გალვანური უჯრედები - სტრუქტურა, მოქმედების პრინციპი, ტიპები და ძირითადი მახასიათებლები. გალვანური უჯრედები

გალვანური უჯრედები და ბატარეები

გალვანური ელემენტი, ან გალვანური წყვილი, არის მოწყობილობა, რომელიც შედგება ორი ლითონის ფირფიტისგან (რომელთაგან ერთი შეიძლება შეიცვალოს კოქსის ფირფიტებით), ჩაეფლო ერთ ან ორ სხვადასხვა სითხეში და ემსახურება გალვანური დენის წყაროს. ვოლტაური ელემენტების გარკვეული რაოდენობა, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან ცნობილი გზით, წარმოადგენს გალვანურ ბატარეას. აგებულებით უმარტივესი ელემენტი შედგება თიხის ან მინის მინაში ჩაძირული ორი ფირფიტისაგან, რომელშიც ასხამენ ფირფიტის ტიპის შესაბამისი სითხეს; ფირფიტებს არ უნდა ჰქონდეთ ლითონის კონტაქტი სითხეში. დ ელემენტები ე.წ პირველადითუ ისინი დენის დამოუკიდებელი წყაროებია და მეორადითუ ისინი მოქმედებენ მხოლოდ ელექტროენერგიის წყაროებზე მეტ-ნაკლებად ხანგრძლივი ზემოქმედების შემდეგ, რომლებიც მუხტავს მათ. ვოლტაური ელემენტების წარმოშობის განხილვისას, უნდა დავიწყოთ ვოლტაური სვეტით, ყველა შემდგომი გალვანური ბატარეის წინაპარით, ან ვოლტაური თასის ბატარეით.

ძაბვის სვეტი.მის შესაქმნელად ვოლტამ აიღო წყვილი განსხვავებული ლითონის წრეები, დაკეცილი ან თუნდაც შედუღებული ძირში და მუყაოს ან ქსოვილის წრეები წყლით ან კალიუმის კაუსტიკური ხსნარით დასველებული. თავდაპირველად გამოიყენებოდა ვერცხლის და სპილენძის კათხა, შემდეგ კი ჩვეულებრივ თუთია და სპილენძი. მათგან გაკეთდა სვეტი, როგორც ეს ნაჩვენებია დიაგრამაზე. 1, კერძოდ: ჯერ ათავსებენ სპილენძის ფირფიტას და მასზე დებენ თუთიის ფირფიტას (ან პირიქით), რომელზედაც დატენიანებული მუყაოს წრე დევს; ეს შეადგენდა ერთ წყვილს, რომელზედაც იყო გადატანილი მეორე, ისევ სპილენძის, თუთიის და მუყაოს წრეებისგან შედგენილი, ერთმანეთზე გადაფარებული იმავე თანმიმდევრობით, როგორც პირველ წყვილში.

განაგრძეთ შემდეგი წყვილების გამოყენება იმავე თანმიმდევრობით, შეგიძლიათ შექმნათ საყრდენი; ეშმაკში ნაჩვენები სვეტი. 1, მარცხნივ, შედგება 11 ვოლტის წყვილებისგან. თუ ბოძი დამონტაჟებულია საიზოლაციო, ანუ არაგამტარი ნივთიერების ფირფიტაზე, მაგალითად, მინაზე, მაშინ, მისი შუა ნაწილიდან დაწყებული, სვეტის ერთი ნახევარი (ჩვენს ნახაზში ქვედა) დაიტენება. დადებითი ელექტროენერგია, ხოლო მეორე (ზედა ნახაზზე) - უარყოფითი. ელექტროენერგიის ინტენსივობა, შუაში შეუმჩნეველი, იზრდება, როდესაც ის უახლოვდება ბოლოებს, სადაც ის ყველაზე დიდია. მავთულები შედუღებულია ყველაზე დაბალ და მაღალ ფირფიტებზე; მავთულის თავისუფალი ბოლოების კონტაქტში მოყვანა იწვევს პოზიტიური ელექტროენერგიის მოძრაობას ბოძის ქვედა ბოლოდან მავთულის გავლით ზედა და უარყოფითი ელექტროენერგიის მოძრაობას საპირისპირო მიმართულებით; წარმოიქმნება ელექტრული, ან გალვანური დენი (იხ. ეს სიტყვა). ვოლტამ წყვილად მიიჩნია ერთმანეთისგან განსხვავებული ლითონის ორი ფირფიტა და სითხეს მიაწერა მხოლოდ ელექტროენერგიის გატარების უნარი (იხ. გალვანიზმი); მაგრამ მოგვიანებით ჩამოყალიბებული შეხედულების მიხედვით, წყვილი შედგება ორი განსხვავებული ფირფიტისა და თხევადი ფენისგან მათ შორის;ამიტომ, სვეტის ზედა და ქვედა ფირფიტები (ნახ. 1 მარჯვნივ) შეიძლება ამოღებულ იქნეს. ასეთი სვეტი შედგება 10 წყვილისგან, შემდეგ კი მისი ყველაზე ქვედა ფირფიტა იქნება სპილენძი, ხოლო ზედა - თუთია, ხოლო ელექტროენერგიის მოძრაობის მიმართულება ან გალვანური დენის მიმართულება იგივე დარჩება: ქვედა ბოლოდან. სვეტის (ახლა თუთიიდან) ზემოდან (სპილენძამდე). პოლუსის სპილენძის ბოლოს დადებითი პოლუსი ეწოდა, თუთიის ბოლოს - უარყოფითი პოლუსი. შემდგომში, ფარადეის ტერმინოლოგიაში, დადებითი პოლუსი ეწოდება ანოდი,უარყოფითი - კათოდი.ვოლტაური სვეტი შეიძლება განთავსდეს ჰორიზონტალურად ღეროში, შიგნით დაფარული ცვილის საიზოლაციო ფენით, რომელიც შერწყმულია ჰარპიუსთან. დღესდღეობით ვოლტაური ბოძი არ გამოიყენება დიდი შრომისა და დროის გამო, რომელიც საჭიროა მის აწყობასა და დაშლაზე; მაგრამ წარსულში ისინი იყენებდნენ ასობით და ათასობით წყვილისგან შედგენილ სვეტებს; პროფესორმა ვ.პეტროვმა გამოიყენა იგი პეტერბურგში 1801-2 წლებში. 4200 წყვილისგან შემდგარი სვეტის ექსპერიმენტების დროს ვოლტამ თავისი აპარატი სხვა ფორმით ააშენა, რაც გვიანდელი ბატარეების ფორმაა. ვოლტას ბატარეა (corona di tazze) შედგებოდა ჭიქებისგან, რომლებიც განლაგებული იყო წრის გარშემოწერილობის გარშემო, რომელშიც ასხამდნენ თბილ წყალს ან მარილის ხსნარს; თითოეულ თასში იყო ორი განსხვავებული ლითონის ფირფიტა, ერთი მეორის საპირისპიროდ. თითოეული ფირფიტა მავთულით არის დაკავშირებული მიმდებარე ჭიქის მსგავს თეფშზე, ისე რომ ერთი ჭიქიდან მეორეზე მთელი წრეწირის გასწვრივ ფირფიტები მუდმივად მონაცვლეობენ: თუთია, სპილენძი, შემდეგ ისევ თუთია და სპილენძი და ა.შ. იმ ადგილას, სადაც წრე იხურება. , ერთ ჭიქაში თუთიის ფირფიტაა, მეორეში - სპილენძი; ამ გარე ფირფიტების დამაკავშირებელი მავთულის გასწვრივ, დენი მიედინება სპილენძის ფირფიტიდან (დადებითი პოლუსი) თუთიის ფირფიტაზე (უარყოფითი პოლუსი). ვოლტამ ეს ბატარეა ძელზე ნაკლებად მოსახერხებლად მიიჩნია, მაგრამ სინამდვილეში სწორედ ბატარეის ფორმა გახდა ფართოდ გავრცელებული. სინამდვილეში, ვოლტაური სვეტის სტრუქტურა მალე შეიცვალა (Cruikshank): წაგრძელებული ხის ყუთი, რომელიც იყოფა სპილენძისა და თუთიის ფირფიტებით, ერთად შედუღებული, პატარა განყოფილებებად, რომლებშიც სითხე ასხამდნენ, უფრო მოსახერხებელი იყო, ვიდრე ჩვეულებრივი ვოლტაური სვეტი. კიდევ უკეთესი იყო ხის ჯვრის კედლებით კუპეებად დაყოფილი ყუთი; სპილენძისა და თუთიის ფირფიტები მოთავსებული იყო თითოეული დანაყოფის ორივე მხარეს, ზემოდან ერთად იყო შედუღებული, სადაც, გარდა ამისა, დარჩა ქუდი. ხის ჯოხი, რომელიც გადიოდა ყველა ყურში, ემსახურებოდა ყველა ფირფიტის სითხიდან ამოღებას ან ჩაძირვას.

ელემენტები ერთი სითხით.მალევე დაიწყო ცალკეული წყვილების ან ელემენტების დამზადება, რომელთა დაკავშირებაც შეიძლებოდა ბატარეებში სხვადასხვა გზით, რომელთა სარგებელი განსაკუთრებით აშკარად გამოიკვეთა მას შემდეგ, რაც ომმა გამოთქვა დენის სიძლიერის ფორმულა, რომელიც დამოკიდებულია ელექტროაღმძვრელ (ან ელექტრომამოძრავებელ) ძალაზე. ელემენტები და წინააღმდეგობები, რომლებსაც დენი ხვდება, როგორც გარე გამტარებში და შიდა ელემენტებში (იხ. გალვანური დენი). ელემენტების ელექტრული აგზნების ძალა დამოკიდებულია ლითონებსა და სითხეებზე და მათ კომპონენტებზე, ხოლო შიდა წინააღმდეგობა დამოკიდებულია სითხეებზე და ელემენტების ზომაზე. წინააღმდეგობის შესამცირებლად და დენის ინტენსივობის გასაზრდელად აუცილებელია თხევადი ფენის სისქის შემცირება განსხვავებულ ფირფიტებს შორის და გაიზარდოს ლითონების ჩაძირული ზედაპირის ზომა. ეს კეთდება ში ვოლასტონის ელემენტი(Wollaston - უფრო სწორი გამოთქმის მიხედვით Wulsten). თუთია მოთავსებულია მოხრილი სპილენძის ფირფიტის შიგნით, რომელშიც ჩასმულია ხის ან კორპის ნაჭრები, რათა არ მოხდეს ფირფიტების შეხება; მავთული, ჩვეულებრივ სპილენძი, შედუღებულია თითოეულ ფირფიტაზე; ამ მავთულის ბოლოები კონტაქტშია ობიექტთან, რომლის მეშვეობითაც მათ სურთ დენის გადატანა, რომელიც მიედინება სპილენძიდან თუთიის მიმართულებით გარე გამტარების გასწვრივ და თუთიიდან სპილენძამდე ელემენტის შიდა ნაწილების გავლით. ზოგადად, დენი მიედინება სითხის შიგნით ლითონისგან, რომელზედაც სითხე ქიმიურად უფრო ძლიერად მოქმედებს, მეორეზე, რომელზეც ის ნაკლებად ძლიერად მოქმედებს.ამ უჯრედში თუთიის ფირფიტის ორივე ზედაპირი ემსახურება ელექტროენერგიის ნაკადს; ერთ-ერთი ფირფიტის ზედაპირის გაორმაგების ეს მეთოდი მოგვიანებით გამოიყენებოდა ყველა ელემენტის ერთი სითხით მოწყობისას. ვოლასტონის ელემენტში გამოიყენება განზავებული გოგირდმჟავა, რომელიც იშლება დენის მოქმედების დროს (იხ. გალვანური გამტარობა); დაშლის შედეგი იქნება თუთიის დაჟანგვა და თუთიის სულფატის წარმოქმნა, წყალში ხსნადი და წყალბადის გამოყოფა სპილენძის ფირფიტაზე, რომელიც ამგვარად გადადის პოლარიზებულ მდგომარეობაში (იხ. გალვანური პოლარიზაცია და გალვანური გამტარობა), ამცირებს დენს. ძალა. ამ პოლარიზებული მდგომარეობის ცვალებადობას ახლავს დენის სიძლიერის ცვალებადობა.

ბევრ ელემენტს ერთი სითხით ვუწოდებთ მედიის ელემენტები(სმეე) და გრენი,პირველში - პლატინის ან პლატინირებული ვერცხლი ორ თუთიის ფირფიტას შორის, ყველა ჩაეფლო განზავებულ გოგირდმჟავაში. ქიმიური მოქმედება იგივეა, რაც ვოლასტონის ელემენტში და პოლარიზებულია პლატინის წყალბადით; მაგრამ დენი ნაკლებად ცვალებადია. ელექტრული აგზნების ძალა უფრო მეტია, ვიდრე სპილენძ-თუთიაში.

გრენეტის ელემენტიშედგება თუთიის ფირფიტისგან, რომელიც მოთავსებულია კოქსისაგან ამოჭრილ ორ ფილას შორის; ამ ელემენტის სითხე მზადდება სხვადასხვა რეცეპტის მიხედვით, მაგრამ ყოველთვის დიქრომოკალიუმის მარილის, გოგირდის მჟავისა და წყლისგან. ერთი რეცეპტის მიხედვით, 2500 გრამ წყალზე უნდა მიიღოთ 340 გრამი დასახელებული მარილი და 925 გრამი გოგირდმჟავა. ელექტრული აგზნების ძალა უფრო მეტია, ვიდრე ვოლასტონის ელემენტში.

გრენეტის ელემენტის მოქმედებისას წარმოიქმნება თუთიის სულფატი, როგორც წინა შემთხვევებში; მაგრამ წყალბადი, ქრომის მჟავის ჟანგბადთან შერწყმით, ქმნის წყალს; სითხეში წარმოიქმნება ქრომის ალუმი; პოლარიზაცია მცირდება, მაგრამ არ აღმოიფხვრება. გრენეტის ელემენტისთვის გამოიყენება მინის ჭურჭელი გაფართოებული ქვედა ნაწილით, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7 ცხრილი "გალვანური უჯრედები და ბატარეები". იმდენი სითხე ასხამენ ისე, რომ თუთიის ფირფიტა Z,რომელიც კოქსზე მოკლეა თან,ეს შესაძლებელი იყო მასზე დამაგრებული ღეროს გაყვანით T,ამოიღეთ სითხიდან იმ დროისთვის, როდესაც ელემენტი უნდა დარჩეს უმოქმედო. დამჭერები V, V,დაკავშირებული - ერთი ღეროთი T,და ამიტომ, თუთიით, ხოლო მეორე ნახშირის რგოლებით, მინიჭებულია გამტარი მავთულის ბოლოებზე. არც ჩანაწერებს და არც მათ ჩარჩოებს არ აქვთ მეტალის შეხება ერთმანეთთან; დენი მიედინება დამაკავშირებელი მავთულის გასწვრივ გარე ობიექტების მეშვეობით კოქსიდან თუთიის მიმართულებით. ნახშირბად-თუთიის ელემენტი შეიძლება გამოვიყენოთ სუფრის მარილის ხსნართან ერთად (შვეიცარიაში ტელეგრაფებისთვის, ზარებისთვის) და შემდეგ მოქმედებს 9-12 თვე. ზრუნვის გარეშე.

ლალანდისა და ჩაპერონის ელემენტი,გაუმჯობესებულია ედისონის მიერ, შედგება თუთიის ფილისგან და მეორე სპილენძის ოქსიდისგან დაჭერილი. სითხე არის კაუსტიკური კალიუმის ხსნარი. ქიმიური მოქმედება არის თუთიის დაჟანგვა, რომელიც შემდეგ ქმნის ნაერთს კალიუმთან; გამოყოფილი წყალბადი, რომელიც იჟანგება თუთიის ოქსიდის ჟანგბადით, ხდება მიღებული წყლის ნაწილი და სპილენძი მცირდება. შიდა წინააღმდეგობა დაბალია. აგზნების ძალა არ არის განსაზღვრული სიზუსტით, მაგრამ ნაკლებია დანიელის ელემენტზე.

ელემენტები ორი სითხეებით.ვინაიდან წყალბადის გამოყოფა წყალბადის ელემენტების ერთ-ერთ მყარ სხეულზე არის მიზეზი, რომელიც ამცირებს დენის სიძლიერეს (ფაქტობრივად ელექტრული ამაღელვებელი) და ხდის მას არასტაბილურს, მაშინ ფირფიტის მოთავსება, რომელზედაც წყალბადი გამოიყოფა სითხეში, რომელსაც შეუძლია შემოწირულობა. ჟანგბადი წყალბადთან შერწყმისთვის დენი უნდა იყოს მუდმივი. ბეკერელმა პირველმა ააგო (1829) სპილენძ-თუთიის ელემენტი ორი სითხით დასახელებული მიზნით, როდესაც გრენეტისა და ლალანდის ელემენტები ჯერ კიდევ არ იყო ცნობილი. მოგვიანებით დანიელ(1836) შეიმუშავა მსგავსი ელემენტი, მაგრამ უფრო მოსახერხებელი გამოსაყენებლად. სითხეების გამოსაყოფად საჭიროა ორი ჭურჭელი: ერთი მინის ან მოჭიქული თიხის ჭურჭელი, რომელიც შეიცავს ცილინდრულ, თიხის, ოდნავ გამომწვარი და შესაბამისად ფოროვანი ჭურჭელს, რომელშიც ერთ-ერთი სითხე ასხამენ და ერთ-ერთი ლითონი მოთავსებულია; ორ ჭურჭელს შორის რგოლისებურ სივრცეში ასხამენ სხვა სითხეს, რომელშიც ჩაეფლო სხვა ლითონის ფირფიტა. დანიელის ელემენტში თუთია ჩაეფლო სუსტ გოგირდმჟავაში და სპილენძში წყლის ხსნარისპილენძის (ლურჯი) სულფატი. ნახ. ცხრილის 1 ასახავს 3 დანიელ ელემენტს, რომლებიც დაკავშირებულია ბატარეასთან;

თუთიისგან მოხრილი ცილინდრები მოთავსებულია გარე შუშის ჭიქებში, სპილენძის ფირფიტები, ასევე ცილინდრის ფორმის ან ასო S-ის მსგავსად მოხრილი, მოთავსებულია შიდა თიხის ცილინდრებში. თქვენ შეგიძლიათ მოათავსოთ ის პირიქით, ანუ სპილენძი გარე ჭურჭელში. დენი მიედინება სპილენძიდან თუთიაში გარე გამტარებით და თუთიიდან სპილენძამდე უჯრედში ან თავად ბატარეაში სითხის გავლით და ორივე სითხე ერთდროულად იშლება: თუთიის სულფატი წარმოიქმნება გოგირდმჟავასთან ერთად ჭურჭელში, ხოლო წყალბადი მიდის სპილენძის ფირფიტაში. ამავდროულად სპილენძის სულფატი (CuSO 4) იშლება სპილენძად (Cu), რომელიც დეპონირდება სპილენძის ფირფიტაზე და ცალკე არარსებულ ნაერთად (SO 4), რომელიც ქიმიური პროცესით წყალბადთან ერთად აყალიბებს წყალს, სანამ დრო ექნება. სპილენძზე ბუშტების სახით გამოშვება. ფოროვანი თიხა, რომელიც ადვილად სველდება ორივე სითხით, შესაძლებელს ხდის ქიმიური პროცესების გადაცემას ნაწილაკებიდან ნაწილაკზე ორივე სითხეში ერთი მეტალიდან მეორეზე. დენის მოქმედების შემდეგ, რომლის ხანგრძლივობა დამოკიდებულია მის სიძლიერეზე (და ეს უკანასკნელი ნაწილობრივ გარე წინააღმდეგობებზე), ისევე როგორც ჭურჭელში შემავალი სითხეების რაოდენობაზე, მოიხმარება მთელი სპილენძის სულფატი, რაც მიუთითებს ფერის გაუფერულებაზე. მისი გადაწყვეტა; შემდეგ იწყება სპილენძზე წყალბადის ბუშტების გამოყოფა და ამავდროულად ამ ლითონის პოლარიზაცია. ამ ელემენტს მუდმივი ჰქვია, რაც, თუმცა, შედარებით უნდა გავიგოთ: ჯერ ერთი, გაჯერებული ვიტრიოლითაც კი სუსტი პოლარიზაციაა, მაგრამ მთავარია, ელემენტის შიდა წინააღმდეგობა ჯერ მცირდება და შემდეგ იზრდება. ამ მეორე და მთავარი მიზეზის გამო, ელემენტის მოქმედების დასაწყისში, შეინიშნება დენის თანდათანობითი ზრდა, რაც უფრო მნიშვნელოვანია, მით ნაკლებია დენის სიძლიერე სუსტდება გარე ან შიდა წინააღმდეგობებით. ნახევარი საათის, ერთი საათის ან მეტის შემდეგ (ხანგრძლივობა იზრდება თუთიის სითხის რაოდენობასთან ერთად), დენი იწყებს შესუსტებას უფრო ნელა, ვიდრე გაიზარდა და კიდევ რამდენიმე საათის შემდეგ აღწევს თავდაპირველ ძალას, თანდათან სუსტდება. თუ ამ მარილის მარაგი გაუხსნელი სახით მოთავსებულია ჭურჭელში სპილენძის სულფატის ხსნარით, მაშინ ეს აგრძელებს დენის არსებობას, აგრეთვე თუთიის სულფატის შედეგად მიღებული ხსნარის შეცვლას ახალი განზავებული გოგირდის მჟავით. ამასთან, დახურულ ელემენტთან ერთად, თუთიასთან სითხის დონე თანდათან მცირდება, ხოლო სპილენძთან ერთად ის იზრდება - გარემოება, რომელიც თავისთავად ასუსტებს დენს (ამ მიზეზის გამო წინააღმდეგობის გაზრდისგან) და, უფრო მეტიც, მიუთითებს სითხის გადასვლაზე ერთიდან. ჭურჭელი მეორეში (იონების გადატანა, იხ. გალვანური გამტარობა, გალვანური ოსმოზი). სპილენძის სულფატი ჭურჭელში ჩაედინება თუთიით, საიდანაც თუთია ათავისუფლებს სპილენძს წმინდა ქიმიურად, რის შედეგადაც იგი იშლება ნაწილობრივ თუთიაზე, ნაწილობრივ კი თიხის ჭურჭლის კედლებზე. ამ მიზეზების გამო, არის თუთიის და სპილენძის სულფატის დიდი ნარჩენები, რომლებიც უსარგებლოა დენისთვის. თუმცა, დანიელის ელემენტი მაინც ერთ-ერთი ყველაზე მუდმივია. თიხის მინა, მიუხედავად იმისა, რომ სველია სითხით, ავლენს დიდ წინააღმდეგობას დენის მიმართ; თიხის ნაცვლად პერგამენტის გამოყენებით, დენი შეიძლება მნიშვნელოვნად გაიზარდოს წინააღმდეგობის შემცირებით (კარეს ელემენტი);პერგამენტი შეიძლება შეიცვალოს ცხოველური ბუშტით. განზავებული გოგირდმჟავას ნაცვლად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ თუთიისთვის სუფრის ან ზღვის მარილის ხსნარი; აგზნების ძალა თითქმის იგივე რჩება. ქიმიური ეფექტები არ არის შესწავლილი.

მაიდინგერის ელემენტი.ხშირი და უწყვეტი და უფრო მეტიც, საკმაოდ მუდმივი, მაგრამ სუსტი დენისთვის შეიძლება გამოვიყენოთ Meidinger ელემენტი (ცხრილის ნახ. 2), რომელიც დანიელის ელემენტის მოდიფიკაციაა. გარე შუშას აქვს დაგრძელება ზევით, სადაც შიდა ტუჩზე მოთავსებულია თუთიის ცილინდრი; შუშის ძირში არის კიდევ ერთი პატარა, რომელშიც მოთავსებულია სპილენძის ფურცლისგან შემოხვეული ცილინდრი, ან ბოლოში სპილენძის წრეა განთავსებული. შიდა ჭურჭელი, შემდეგ ივსება სპილენძის სულფატის ხსნარით. ამის შემდეგ, ზემოდან ფრთხილად ასხამენ მაგნიუმის სულფატის ხსნარს, რომელიც ავსებს გარე ჭურჭლის მთელ თავისუფალ ადგილს და არ ანაცვლებს ვიტრიოლის ხსნარს, რადგან მას აქვს უფრო მაღალი ხვედრითი წონა. მიუხედავად ამისა, სითხეების დიფუზიის გზით, ვიტრიოლი ნელ-ნელა აღწევს თუთიას, სადაც ის თმობს თავის სპილენძს. ამ ხსნარის გაჯერების შესანარჩუნებლად ელემენტის შიგნით მოთავსებულია ამობრუნებული მინის კოლბა სპილენძის სულფატისა და წყლის ნაჭრებით. დირიჟორები ლითონებიდან გარეთ გადიან; მათ ნაწილებს სითხეში აქვს გუტაპერჩას გარსი. ელემენტში თიხის ქილის არარსებობა საშუალებას გაძლევთ გამოიყენოთ იგი დიდი ხანის განმვლობაშიმისი ნაწილების შეცვლის გარეშე; მაგრამ მისი შიდა წინააღმდეგობა მაღალია, ის ადგილიდან მეორე ადგილზე ძალიან ფრთხილად უნდა გადაიტანოთ და შეიცავს უამრავ სპილენძის სულფატს, რომელიც უსარგებლოა დენისთვის; თუნდაც პატარა ელემენტის კოლბაში მოთავსებულია დაახლოებით 1/2 კილოგრამი ვიტრიოლი. ძალიან უხდება ტელეგრაფებს, ელექტრო ზარებს და სხვა მსგავს შემთხვევებს და თვეობით დგას. Callot და Trouvé-Callot ელემენტებიმაიდინგერის ელემენტების მსგავსი, მაგრამ უფრო მარტივი ვიდრე ეს უკანასკნელი. კრესტენიპეტერბურგში მან ასევე მოაწყო მაიდინგერის ელემენტის სასარგებლო მოდიფიკაცია. ტომსონის ელემენტიჭურჭლის ან უჯრის სახით არის მოდიფიცირებული Daniel's; პერგამენტის ქაღალდისგან დამზადებული ფოროვანი ბრტყელი გარსები გამოყოფს ერთ სითხეს მეორისგან, მაგრამ ამის გაკეთება შეგიძლიათ მემბრანის გარეშე. სიმენსის ელემენტიდა ჰალსკეასევე ეკუთვნის დანიელის კატეგორიას. მინოტოს ელემენტი.შუშის ქილის ძირში სპილენძის წრეა, რომელზედაც სპილენძის სულფატის კრისტალებია ჩამოსხმული, ზემოდან კი სილიციუმის ქვიშის სქელი ფენა, რომელზეც თუთიის წრეა მოთავსებული. ყველაფერი წყლით არის სავსე. გრძელდება 1 1/2-დან 2 წლამდე სატელეგრაფო ხაზებზე. ქვიშის ნაცვლად შეგიძლიათ მიიღოთ ცხოველური ნახშირის ფხვნილი (დარსონვალი). ტრუვეს ელემენტი.სპილენძის წრე, რომელზედაც არის გავლილი ქაღალდისგან დამზადებული წრეების სვეტი, ქვემოდან სპილენძის სულფატით და ზემოდან თუთიის სულფატით გაჟღენთილი. მცირე რაოდენობითწყლის დატენიანება ქაღალდის ააქტიურებს ელემენტს. წინააღმდეგობა საკმაოდ მაღალია, მოქმედება ხანგრძლივი და მუდმივი.

გროვის ელემენტი,პლატინა-თუთია; პლატინა ჩაეფლო ძლიერ აზოტმჟავაში, თუთია სუსტ გოგირდმჟავაში. დენის მოქმედებით გამოთავისუფლებული წყალბადი იჟანგება აზოტის მჟავას ჟანგბადით (NHO 2), რომელიც გადაიქცევა აზოტის ანჰიდრიდად (N 2 O 4), რომლის გამოთავისუფლებული წითელ-ნარინჯისფერი ორთქლი საზიანოა სუნთქვისთვის და აფუჭებს მთელ სპილენძს. აპარატის ნაწილები, რომლებიც ამიტომ უკეთესია ტყვიისგან დამზადებული. ამ ელემენტების გამოყენება შესაძლებელია მხოლოდ ლაბორატორიებში, სადაც არის გამწოვები, ხოლო ჩვეულებრივ ოთახში ისინი უნდა განთავსდეს ღუმელში ან ბუხარში; მათ აქვთ დიდი აგზნების ძალა და დაბალი შიდა წინააღმდეგობა - ყველა პირობა ამისთვის დიდი ძალადენი, რომელიც უფრო მუდმივია, რაც უფრო დიდია ელემენტში შემავალი სითხეების მოცულობა. ნახ. ცხრილის 6 გვიჩვენებს ასეთი ბრტყელი ფორმის ელემენტს; მის გარეთ მარჯვნივ არის მოხრილი თუთიის ფირფიტა, რომელიც დაკავშირებულია ელემენტის პლატინის ფურცელთან ზმეორე ელემენტი, რომლის ნაოჭში არის ბრტყელი თიხის ჭურჭელი ვპლატინისთვის. მარცხნივ არის თუთიის ელემენტზე დამაგრებული პლატინის ფურცელი და ეკუთვნის მესამე ელემენტს. ელემენტების ამ ფორმით, შიდა წინააღმდეგობა ძალიან მცირეა, მაგრამ დენის ძლიერი ეფექტი დიდხანს არ გრძელდება სითხეების მცირე რაოდენობის გამო. დენი მიედინება პლატინიდან გარე გამტარების გავლით თუთიისკენ, ზემოთ ჩამოთვლილი ზოგადი წესის მიხედვით.

ბუნსენის ელემენტი(1843), ქვანახშირი-თუთია, მთლიანად ცვლის წინას და მასზე იაფია, ვინაიდან ძვირადღირებულ პლატინას ცვლის კოქსის ფილებით. სითხეები იგივეა, რაც გროვის ელემენტში, ელექტრული აგზნების ძალა და წინააღმდეგობა დაახლოებით იგივეა; დენის მიმართულება იგივეა. მსგავსი ელემენტი ნაჩვენებია ნახ. 3 მაგიდა; ნახშირის ფილა აღინიშნება ასოებით თან,ლითონის სამაგრით + ნიშნით; ეს არის ელემენტის დადებითი პოლუსი ან ანოდი. თუთიის ცილინდრიდან ზდამჭერით (უარყოფითი პოლუსი, ან კათოდი) არის ფირფიტა სხვა დამჭერით, რომელიც გამოიყენება ბატარეის შემთხვევაში მეორე ელემენტის ნახშირბადის ფილაზე. გროვმა პირველმა შეცვალა პლატინა თავის ელემენტში ნახშირით, მაგრამ მისი ექსპერიმენტები დავიწყებას მიეცა. დარსონვალის ელემენტი,ნახშირბად-თუთია; ქვანახშირისთვის, აზოტისა და მარილმჟავას ნარევი, თითო 1 ტომი, 2 ტომი წყალი, რომელიც შეიცავს 1/20 გოგირდმჟავას. ფორას ელემენტი.- კოქსის ზოლის ნაცვლად გამოიყენება გრაფიტისა და თიხისგან დამზადებული ბოთლი; იქ ასხამენ აზოტმჟავას. ეს აშკარად გარე ცვლილებაბუნსენის ელემენტი აზოტმჟავას გამოყენებას უფრო სრულყოფილს ხდის.

სოსნოვსკის ელემენტი.- თუთია ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ან კალიუმის ჰიდროქსიდის ხსნარში; ნახშირი სითხეში, რომელიც შედგება 1 მოცულობის აზოტის მჟავას, 1 მოცულობის გოგირდმჟავას, 1 მოცულობის მარილმჟავას, 1 მოცულობის წყლისგან. აღსანიშნავია მისი ძალიან მაღალი ელექტრული აგზნების სიმძლავრით.

კალანის ელემენტი.- ბუნსენის ელემენტების ნახშირბადი ჩანაცვლებულია რკინით; აგზნების ძალა იგივე რჩება, რაც ნახშირის გამოყენებისას. რკინა არ ექვემდებარება აზოტის მჟავას, ის პასიურ მდგომარეობაშია. რკინის ნაცვლად სასარგებლოდ შეიძლება გამოვიყენოთ თუჯის გარკვეული სილიციუმის შემცველობა.

პოგენდორფის ელემენტიგანსხვავდება ბუნსენის ელემენტისგან აზოტის მჟავის ჩანაცვლებით სითხით, რომელიც გამოიყენება გრენეტის ელემენტში. 100 წილ წყალში გახსნილი კალიუმის დიქრომატის წონის 12 წილზე დაამატეთ 25 წილი ძლიერი გოგირდმჟავა. აგზნების ძალა იგივეა, რაც ბუნსენის ელემენტში; მაგრამ შიდა წინააღმდეგობა უფრო დიდია. ჟანგბადი აღნიშნულ სითხეში, რომელიც გამოყოფილია წყალბადის დაჟანგვისთვის, ნაკლებია, ვიდრე აზოტის მჟავაში იმავე მოცულობით. ამ ელემენტების გამოყენებისას სუნის არარსებობა, სხვა უპირატესობებთან ერთად, გახადა ის ყველაზე მოსახერხებელი გამოსაყენებლად. თუმცა, პოლარიზაცია ბოლომდე არ აღმოიფხვრა. იმშენეცკის ელემენტი,ნახშირბად-თუთია. გრაფიტის (ნახშირბადის) ფირფიტა ქრომის მჟავას ხსნარში, თუთია ნატრიუმის სულფიდის მარილის ხსნარში. დიდი აღმგზნები ძალა, დაბალი შიდა წინააღმდეგობა, თუთიის თითქმის სრული გამოყენება და ქრომის მჟავის ძალიან კარგი გამოყენება.

ლეკლანის ელემენტი,ნახშირბად-თუთია; ჟანგვის სითხის ნაცვლად ნახშირის ფილაზე შეიცავს მანგანუმის პეროქსიდის ფხვნილს (დიდი) შერეულ კოქსის ფხვნილთან (ნახ. 5 ცხრილი) შიდა, თხევად გამტარ თიხის ქილაში; თუთიის ჯოხი მოთავსებულია გარეთ, სპეციალურად ფორმის კოლბის ერთ-ერთ კუთხეში. სითხე - ამიაკის წყალხსნარი - ასხამენ გარედან და თიხის ქილაში შეაღწევს ნახშირს (კოქსს), ასველებს მანგანუმის ზეჟანგს; ქილის ზედა ნაწილი, როგორც წესი, ივსება ფისით; ნახვრეტები რჩება გაზების გასასვლელად. აღგზნების ძალა საშუალოა დანიელისა და ბუნსენის ელემენტებს შორის, წინააღმდეგობა მაღალია. ეს ელემენტი, რომელიც დახურულია, იძლევა სწრაფად კლებადი სიძლიერის დენს, მაგრამ ტელეგრაფისა და სახლის გამოყენებისთვის ის გრძელდება ერთიდან ორ წლამდე სითხის დამატებისას. როდესაც ამიაკი (NH 4 Cl) იშლება, ქლორი გამოიყოფა თუთიად, წარმოიქმნება თუთიის ქლორიდი და ამიაკი ნახშირთან ერთად. ჟანგბადით მდიდარი მანგანუმის პეროქსიდი თანდათანობით გადადის უფრო დაბალი ჟანგვის მდგომარეობის ნაერთში, მაგრამ არა მასის ყველა ნაწილში, რომელიც ავსებს თიხის ჭურჭელს. მანგანუმის პეროქსიდის უფრო სრულყოფილი გამოყენებისა და შიდა წინააღმდეგობის შესამცირებლად, ეს ელემენტები განლაგებულია თიხის ქილის გარეშე, ხოლო ფილები დაწნეხებულია მანგანუმის პეროქსიდისა და ნახშირისგან, რომელთა შორის მოთავსებულია კოქსი, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 4 მაგიდა. ამ ტიპის ელემენტები შეიძლება გაკეთდეს დახურული და ადვილად გადასატანად; მინა შეიცვალა რქის რეზინით. გეფმა ასევე შეცვალა ეს ელემენტი, შეცვალა ამიაკის ხსნარი თუთიის ქლორიდის ხსნარით.

მარი-დევის ელემენტი,ქვანახშირი-თუთია, ნახშირთან ერთად შეიცავს ვერცხლისწყლის სულფატის ცომის მსგავს მასას (Hg 2 SO 4), წყლით დატენიანებულ, მოთავსებულ ფოროვან თიხის ქილაში. სუსტი გოგირდის მჟავა ან თუნდაც წყალი ასხამენ თუთიას, რადგან პირველი უკვე გამოიყოფა ვერცხლისწყლის მარილიდან დენის მოქმედებით, რომელშიც წყალბადი იჟანგება და ქვანახშირთან ერთად გამოიყოფა მეტალური ვერცხლისწყალი, ასე რომ გარკვეული დროის შემდეგ ელემენტი ხდება თუთია-ვერცხლისწყალი. ელექტრული აგზნების ძალა არ იცვლება ნახშირის ნაცვლად სუფთა ვერცხლისწყლის გამოყენებით; ის ოდნავ აღემატება Leclanche ელემენტს, შიდა წინააღმდეგობა დიდია. გამოდგება ტელეგრაფისთვის და ზოგადად წყვეტილი მიმდინარე მოქმედებისთვის. ეს ელემენტები ასევე გამოიყენება სამედიცინო მიზნებისთვის და მათ ურჩევნიათ დამუხტვა ვერცხლისწყლის სულფატის ოქსიდით (HgSO 4). ამ ელემენტის ფორმა, მოსახერხებელი სამედიცინო და სხვა მიზნებისთვის, არის რქის რეზინის მაღალი ცილინდრი, რომლის ზედა ნახევარი შეიცავს თუთიას და ნახშირს, ხოლო ქვედა ნახევარი შეიცავს წყალს და ვერცხლისწყლის სულფატს. თუ ელემენტი თავდაყირა დგება, ის მოქმედებს, მაგრამ პირველ პოზიციაზე არ წარმოქმნის დენს.

უორენ დელარუს ელემენტი- თუთია-ვერცხლი. ვერცხლის ვიწრო ზოლი გამოდის პერგამენტის ქაღალდის ტუბში მოთავსებული შერწყმული ვერცხლის ქლორიდის (AgCl) ცილინდრიდან; თუთიას აქვს თხელი ღეროს ფორმა. ორივე ლითონი მოთავსებულია შუშის მილში, რომელიც დალუქულია პარაფინის საცობით. სითხე არის ამიაკის ხსნარი (23 წილი მარილი 1 ლიტრ წყალზე). ელექტრული აგზნების ძალა თითქმის იგივეა (ცოტა მეტი) როგორც დანიელის ელემენტში. ვერცხლის მეტალი დეპონირდება ვერცხლის ქლორიდიდან ელემენტის ვერცხლის ზოლზე და არ ხდება პოლარიზაცია. მათგან დამზადებული ბატარეები გამოიყენებოდა ექსპერიმენტებისთვის იშვიათ აირებში სინათლის გავლის შესახებ (V, Warren Delarue). გეფმისცა ამ ელემენტებს მოწყობილობა, რომელიც მათ მოსახერხებელს ხდიდა; გამოიყენება სამედიცინო ინდუქციური ხვეულებისთვის და პირდაპირი დენებისთვის.

Duchaumin, Partz, Figier-ის ელემენტები.პირველი არის თუთია-ნახშირბადი; თუთია სუფრის მარილის ხსნარში, ქვანახშირი - რკინის ქლორიდის ხსნარში. არასტაბილური და ნაკლებად შესწავლილი. პარცმა თუთია რკინით შეცვალა; სუფრის მარილის ხსნარს აქვს სიმკვრივე 1,15, რკინის ქლორიდის ხსნარს აქვს სიმკვრივე 1,26. უკეთესია, ვიდრე წინა, თუმცა ელექტრული აგზნების ძალა ნაკლებია. Figier იყენებს რკინა-ნახშირის ელემენტში ერთ სითხეს, რომელიც მიიღება ქლორის ნაკადის გავლისას რკინის სულფატის გაჯერებული ხსნარში. ნიოდის ელემენტი,ნახშირბად-თუთია. თუთია არის ცილინდრის სახით, რომელიც გარშემორტყმულია ფოროვანი თიხის ცილინდრით, რომელიც შეიცავს კოქსის ფილებს. გაუფერულება. ელემენტი დალუქულია ცვილით სავსე საცობით; მასში არსებული ნახვრეტით ასხამენ სუფრის მარილის ხსნარს (24 წილი 100 წილ წყალზე). ელექტრული აგზნების ძალა დიდია; მუდმივი, გარკვეულწილად გახანგრძლივებული მოქმედებით გარე მცირე წინააღმდეგობაზე, ის მალე სუსტდება, მაგრამ ელემენტის უმოქმედობის ერთი-ორი საათის შემდეგ იგი აღწევს წინა მნიშვნელობას.

მშრალი ელემენტები.ეს სახელი შეიძლება მიენიჭოს ელემენტებს, რომლებშიც სითხის არსებობა არ არის აშკარა, როდესაც ის შეიწოვება ელემენტის ფოროვან სხეულებში; ჯობია მათ დაურეკო სველი.მათ შორისაა ზემოთ აღწერილი სპილენძ-თუთია Trouvé ელემენტი და Leclanche ელემენტი, შეცვლილი Germain-ის მიერ. ეს უკანასკნელი იყენებს ქოქოსისგან მოპოვებულ ბოჭკოს; მისგან მზადდება მასა, რომელიც ძლიერად შთანთქავს სითხეს და გაზებს, გამომშრალი ჩანს და მხოლოდ ზეწოლის ქვეშ იძენს სველ იერს. ადვილად გადასატანი და შესაფერისია სამოგზაურო ტელეგრაფისა და სატელეფონო სადგურებისთვის. Gasner ელემენტები (ნახშირბად-თუთია), რომელიც შეიცავს თაბაშირს, სავარაუდოდ გაჟღენთილი თუთიის ქლორიდით ან ამიაკით (საიდუმლოდ ინახება). აღგზნების ძალა დაახლოებით იგივეა, რაც ლეკლანის ელემენტში, ამ უკანასკნელის მოქმედების დაწყებიდან გარკვეული დროის შემდეგ; შიდა წინააღმდეგობა ნაკლებია ვიდრე ლეკლანის წინააღმდეგ. მშრალ Leclanche-Barbier საკანში, სივრცე თუთიის გარე ცილინდრსა და აგლომერატის შიდა ღრუ ცილინდრს შორის, რომელიც შეიცავს მანგანუმის პეროქსიდს, ივსება თაბაშირით, უცნობი შემადგენლობის გაჯერებული ხსნარით. ამ ელემენტების პირველი, საკმაოდ გრძელი ტესტები მათთვის ხელსაყრელი იყო. ჟელატინი-გლიცერინის ელემენტი კუზნეცოვაარის სპილენძ-თუთია; შედგება პარაფინით გაჟღენთილი მუყაოს ყუთისგან, რომლის ქვედა ნაწილი შიგნიდან და გარედან არის თუნუქით წებოვანი. თუნუქზე ასხამენ დაქუცმაცებულ სპილენძის სულფატის ფენას, რომელზედაც ასხამენ გოგირდმჟავას შემცველი ჟელატინი-გლიცერინის მასას. როდესაც ეს მასა გამკვრივდება, ასხამენ დაქუცმაცებული შეზავებული თუთიის ფენას, ისევ იგივე მასით ივსება. ეს ელემენტები ქმნიან ბატარეას ვოლტაური სვეტის მსგავსად. განკუთვნილია ზარებისთვის, ტელეგრაფისა და ტელეფონებისთვის. ზოგადად, სხვადასხვა მშრალი ელემენტების რაოდენობა ძალიან მნიშვნელოვანია; მაგრამ უმრავლესობაში, სითხეებისა და აგლომერატების საიდუმლო შემადგენლობის გამო, მათ შესახებ განსჯა მხოლოდ პრაქტიკული, მაგრამ არა მეცნიერულია შესაძლებელი.

დიდი ზედაპირის ელემენტები და დაბალი წინააღმდეგობა.იმ შემთხვევებში, როდესაც აუცილებელია მოკლე, საკმაოდ სქელი მავთულის ან ფირფიტის გაბრწყინება, მაგალითად, ზოგიერთი ქირურგიული ოპერაციების დროს (იხ. Galvanocaustics), გამოიყენება სითხეში ჩაძირული დიდი ლითონის ზედაპირის მქონე ელემენტები, რაც ამცირებს შიდა წინააღმდეგობას და ამით ზრდის მიმდინარე. ზედაპირის გაორმაგების უოლასტონის მეთოდი გამოიყენება დიდი რაოდენობით ფირფიტების ზედაპირების შემადგენლობაზე, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 2, სადაც წ, თ, თ- ფირფიტებს შორის არსებულ სივრცეებში მოთავსებულია იგივე ლითონის ფირფიტები ც, ც, ც, ცსხვა ლითონი.

ყველა ფირფიტა ერთმანეთის პარალელურია და არ ეხება, მაგრამ ყველა ერთი და იგივე სახელია დაკავშირებული გარე მავთულებით ერთ მთლიანობაში. მთელი ეს სისტემა არის ორი ფირფიტის ერთიანი ელემენტი, თითოეულის ზედაპირის ფართობი ექვსჯერ მეტია ნაჩვენები, თხევადი ფენის სისქე ფირფიტებს შორის ტოლია ნახატზე ნაჩვენები თითოეულ ორ ფირფიტას შორის მანძილის ტოლი. უკვე ამ საუკუნის დასაწყისში (1822 წ.) დამონტაჟდა მოწყობილობები დიდი ლითონის ზედაპირით. მათ შორისაა დიდი Gare ელემენტი, რომელსაც დეფლაგრატორი ეწოდება. თუთიის და სპილენძის ფურცლები, რომლებიც გამოყოფილია ფლანელის ან ხის ჯოხებით, ხვეულია როლიკებით, რომელშიც ფურცლები არ შედის მეტალის კონტაქტში ერთმანეთთან. ეს როლიკერი ჩაეფლო სითხის ტუბში და წარმოქმნის ძალიან მაღალ დენს, როდესაც მოქმედებს ძალიან მცირე გარე წინააღმდეგობაზე. თითოეული ფურცლის ზედაპირი დაახლოებით 50 კვადრატული მეტრია. ფუტი (4 კვ.მ). დღესდღეობით, ზოგადად, ისინი ცდილობენ შეამცირონ ელემენტების შიდა წინააღმდეგობა, მაგრამ აძლევენ მათ განსაკუთრებით დიდ ზედაპირს ზოგიერთი კონკრეტული გამოყენებისთვის, მაგალითად, ქირურგიაში მტკივნეული წარმონაქმნების ამოკვეთის ცხელი მავთულით ან ფირფიტით, კაუტერიზაციისთვის (იხ. Galvanocaustics. ). ვინაიდან დაბალი წინააღმდეგობის გამტარები თბება, დენის მიღება შესაძლებელია ზუსტად შიდა წინააღმდეგობის შემცირებით. ამიტომ, დიდი რაოდენობით ფირფიტები მოთავსებულია გალვანოკაუსტურ ელემენტებში, განლაგებულია ნახ. 2 ტექსტი. მოწყობილობას არ გააჩნია რაიმე განსაკუთრებული ფუნქცია, მაგრამ ადაპტირებულია მოსახერხებელი გამოყენებისთვის; ასეთია, მაგალითად, ნახშირბად-თუთიის უჯრედები ან შარდენის ბატარეები ქრომის სითხით, რომლებიც გამოიყენება პარიზში, ლიონში, მონპელიესა და ბრიუსელში. ოპერატორებს უნდა გააფრთხილონ ძალიან დაბალი წინააღმდეგობის დენის მრიცხველის გამოყენების აუცილებლობა, რათა უზრუნველყონ ბატარეის კარგ მდგომარეობაში მუშაობის დაწყებამდე.

ნორმალური ელემენტებიუნდა შეინარჩუნონ თავიანთი ელექტრული ამაღელვებელი ძალა ან ჰქონდეთ მუდმივი პოტენციური სხვაობა რაც შეიძლება დიდხანს, როდესაც ისინი ღიაა, რათა გამოიყენონ ნორმალური საზომი ერთეული ელექტრული აგზნების ძალების ერთმანეთთან შედარებისას. ამ მიზნით რენიემ შემოგვთავაზა სპილენძ-თუთიის წყვილი, რომელშიც სპილენძის ზედაპირი თუთიასთან შედარებით ძალიან დიდია. სითხე არის 200 ნაწილის მშრალი სუფრის მარილის ხსნარი 1000 წილ წყალში. ამ პირობებში, სპილენძის პოლარიზაცია ძალიან სუსტია, თუ ეს ელემენტი შეყვანილია წრეში მაღალი წინააღმდეგობით და მოკლე დროში. ნორმალური ელემენტი ლატიმერ კლარკიშედგება თუთიისგან თუთიის სულფატის, ვერცხლისწყლის და ვერცხლისწყლის სულფიდის მარილის ხსნარში (Hg 2 SO 4). ნორმალური ელემენტი ფლემინგი,სპილენძ-თუთია, გარკვეული, ყოველთვის მუდმივი სიმკვრივის სპილენძის სულფატის და თუთიის სულფატის ხსნარებით. ნორმალური ელემენტი ლონდონის ფოსტისა და ტელეგრაფის ოფისი,სპილენძ-თუთია, თუთიის სულფატის ხსნარით და სპილენძის სულფატის კრისტალები სპილენძთან ერთად ძალიან შესაფერისია. ფლემინგის ელემენტის ელექტრული აგზნების ძალისთვის იხილეთ ფირფიტა სტატიის ბოლოს.

მეორადი ელემენტები,ან ბატარეები,სათავეს იღებს რიტერის მეორადი საყრდენებიდან (იხ. გალვანიზმი), რომელიც განსაკუთრებული ყურადღების გარეშე დარჩა 50 წლის განმავლობაში. რიტერის სვეტი, რომელიც შედგება რაღაც სითხეში ჩაძირული სპილენძის ფირფიტებისგან, პოლარიზებული გახდა მასზე ვოლტაური სვეტის მოქმედების შემდეგ და ამის შემდეგ მას შეეძლო თავად წარმოქმნა დენი, რომლის მიმართულება იყო პირველადი დენის საპირისპირო. 1859 წელს პლანტემ ააშენა ელემენტი, რომელიც შედგებოდა ორი ტყვიის ფურცლისგან, დახვეული სპირალში, როგორც Gare deflagrator, ორმხრივი მეტალის კონტაქტის გარეშე და ჩაეფლო სუსტ გოგირდის მჟავაში. ერთი ტყვიის ფურცლის ანოდთან (დადებითი პოლუსი) და მეორეს ბატარეის კათოდთან შეერთებით, სულ მცირე, 2 Bunsen ან Poggendorff უჯრედები, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, და ამით სითხეში გამავალი დენის გადაცემით ტყვიიდან ტყვიამდე, რაც იწვევს ჟანგბადის გამოყოფა ტყვიის ფირფიტაზე, რომელიც დაკავშირებულია ანოდთან, და წყალბადი კათოდთან დაკავშირებულ ფურცელზე. ანოდის ფირფიტაზე წარმოიქმნება ტყვიის პეროქსიდის ფენა, ხოლო კათოდური ფირფიტა მთლიანად გაწმენდილია ოქსიდებისგან. ფირფიტების ჰეტეროგენურობის გამო, ისინი ქმნიან წყვილებს დიდი ელექტრული აგზნების ძალით, აძლევენ დენს წინა საპირისპირო მიმართულებით. დიდი აგზნების ძალა, რომელიც ვითარდება მეორად ელემენტში და მიმართულია პირველადი ბატარეის აგზნების ძალის საწინააღმდეგოდ, არის მიზეზი იმისა, რომ ეს უკანასკნელი აღემატებოდეს პირველს. ორი Poggendorff ელემენტი, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, აქვს ამაღელვებელი ძალა დაახლოებით 4 ვოლტი, მაგრამ Plante ელემენტს მხოლოდ დაახლოებით 2 1/2. პარალელურად დაკავშირებული 3 ან 4 Plante ელემენტის დასატენად (იხ. გალვანური ბატარეები), ფაქტობრივად, წინა 2 Poggendorff ელემენტი საკმარისი იქნება, მაგრამ მათი მოქმედება ძალიან ნელი იქნება ტყვიის ასეთი დიდი ზედაპირის დასაჟანგად; ამიტომ, იმისთვის, რომ ერთდროულად დატენოთ, მაგალითად, 12 Plante ელემენტი, რომლებიც დაკავშირებულია პარალელურად, საჭიროა 3-4 ბუნსენის ელემენტის მოქმედება 6-8 ვოლტის ამაღელვებელი ძალით რამდენიმე საათის განმავლობაში. დამუხტული Plante უჯრედები, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში, ავითარებს 24 ვოლტის ელექტრული ამაღელვებელი ძალას და წარმოქმნის უფრო მეტ ინკანდესცენციას, მაგალითად, ვიდრე დამტენი ბატარეა, მაგრამ მეორადი ბატარეის ეფექტი უფრო მოკლე იქნება. მეორადი ბატარეის მიერ მოძრაობაში დაყენებული ელექტროენერგიის რაოდენობა არ აღემატება მასში პირველადი ბატარეიდან გავლილი ელექტროენერგიის რაოდენობას, მაგრამ გარე გამტარებში უფრო დიდი ძაბვის ან პოტენციალის სხვაობით გადაცემისას იხარჯება უფრო მოკლე დროში.

მცენარეთა უჯრედებს, სხვადასხვა პრაქტიკული გაუმჯობესების შემდეგ, ბატარეები უწოდეს. 1880 წელს ფორეს გაუჩნდა იდეა ტყვიის ფირფიტების დაფარვის წითელი ტყვიის ფენით, ანუ მზა ტყვიის ოქსიდის ფენით, რომელიც პირველადი დენის მოქმედების გამო შემდგომ იჟანგება ერთ თეფშზე და დეოქსიდირდება. სხვა. მაგრამ წითელი ტყვიის მიმაგრების მეთოდი მოითხოვდა ტექნიკურ გაუმჯობესებას, რაც არსებითად შედგებოდა ტყვიის ბადის გამოყენებაში, რომელშიც ცარიელი უჯრედები ივსება წითელი ტყვიის ცომით და სუსტი გოგირდმჟავაში ლიტარგიით. Fitz-Gerald ბატარეა იყენებს ტყვიის ოქსიდის ფილებს ყოველგვარი მეტალის ბაზის გარეშე; ზოგადად, ბევრი ბატარეის სისტემაა და აქ არის მხოლოდ ერთ-ერთი საუკეთესოს გამოსახულება (ცხრილის ნახ. 8). ჰაგენის ტყვიის ცხაური შედგება ერთმანეთის პირისპირ ორი გამონაყარისგან, რაც ხელს უშლის ტყვიის ოქსიდის ნაჭრების ჩარჩოდან ამოვარდნას; სპეციალურად გამოსახული ჭრილობები ხაზების გასწვრივ აბდა CDმთავარი ნახაზი ხსნის ამ ჩარჩოს სტრუქტურას. ერთი ჩარჩო ივსება წითელი ტყვიით, მეორე კი ლიტარგით (ტყვიის ყველაზე დაბალი დაჟანგვის მდგომარეობა). კენტი რიცხვი, როგორც წესი, ხუთი ან შვიდი, ფირფიტების დაკავშირებულია ისევე, როგორც ეს ეშმაკშია ახსნილი. 2; პირველ შემთხვევაში 3, მეორეში 4 დაფარულია ლიტარგით. რუსი ტექნიკოსებიდან იაბლოჩკოვმა და ხოტინსკიმ ისარგებლეს ბატარეების დიზაინით. ამ მეორად ელემენტებმა, რომლებიც წარმოადგენენ ერთ ტექნიკურ დისკომფორტს - ძალიან დიდ წონას, მიიღეს სხვადასხვა ტექნიკური აპლიკაციები, სხვა საკითხებთან ერთად, სახლის ელექტრო განათებისთვის იმ შემთხვევებში, როდესაც შეუძლებელია დინამოს პირდაპირი დენის გამოყენება ამ მიზნით. ერთ ადგილას დამუხტული ბატარეები შეიძლება გადაიტანოთ მეორეში. ისინი ახლა იმუხტებიან არა პირველადი ელემენტებით, არამედ დინამოებით, ზოგიერთი სპეციალური წესების დაცვით (იხ. დინამოები, ელექტრო განათება).

გალვანური ბატარეების შემადგენლობა.ბატარეა შედგება ელემენტებისაგან სამი გზით: 1) სერიული კავშირი, 2) პარალელური კავშირი, 3) კომბინირებული ორივე წინადან. ნახ. ცხრილი 1 გვიჩვენებს 3 დანიელ ელემენტის სერიულ კავშირს: პირველი წყვილის თუთია, მარჯვნიდან დათვლა, სპილენძის ლენტით უკავშირდება მეორე წყვილის სპილენძს, მეორე წყვილის თუთია მესამეს სპილენძს. პირველი წყვილის სპილენძის თავისუფალი ბოლო არის ბატარეის ანოდი, ანუ დადებითი ტერმინალი; მესამე წყვილის თავისუფალი ბოლო არის ბატარეის კათოდი, ანუ უარყოფითი ტერმინალი. იმავე ელემენტების პარალელურად დასაკავშირებლად, ყველა თუთია ერთმანეთთან უნდა იყოს დაკავშირებული ლითონის ლენტებით და ყველა სპილენძის ფურცელი უნდა იყოს დაკავშირებული ლენტებით ან მავთულებით, თუთიისგან განცალკევებულ ერთ მთლიანობაში; თუთიის რთული ზედაპირი იქნება კათოდი, რთული სპილენძის ზედაპირი იქნება ანოდი. ასეთი ბატარეის მოქმედება იგივეა, რაც ერთი უჯრედის მოქმედება, რომლის ზედაპირის ფართობი სამჯერ აღემატება ბატარეის ერთ უჯრედს. დაბოლოს, მესამე კავშირის მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მინიმუმ 4 ელემენტზე. ორი მათგანის პარალელურად შეერთებით ვიღებთ ორ რთულ ანოდს და იგივე ორ კათოდს; პირველი რთული ანოდის მეორე კომპლექსურ კათოდთან შეერთებით ვიღებთ ორ ელემენტის ბატარეას ორმაგი ზედაპირით. გაგიჟდი. 3 ტექსტი ასახავს 8 ელემენტის ორ განსხვავებულ კომპლექსურ ნაერთს, თითოეული წარმოდგენილია ორი კონცენტრირებული რგოლებით, რომლებიც გამოყოფილია შავი სივრცეებით. დეტალების შესწავლის გარეშე აღვნიშნავთ, რომ გარეგნულად ამ ბატარეების შედგენის მეთოდი განსხვავდება ახლახან აღწერილისგან.

(I) 4 ელემენტი დაკავშირებულია სერიულად, მაგრამ ერთ ბოლოში ორი გარე თუთია დაკავშირებულია ლითონის ზოლით KK,ხოლო მოპირდაპირე მხარეს, ორი გარე სპილენძის ფირფიტა დაკავშირებულია ფირფიტით ᲐᲐ,რომელიც არის ანოდი, ხოლო QC - რთული ბატარეის კათოდი, რომელიც ექვივალენტურია 4 ელემენტის ორმაგი ზედაპირის სერიაში. ნახაზი 3 (II) გვიჩვენებს ბატარეას, რომელიც ექვივალენტურია ოთხმაგი ზედაპირის ორი ელემენტისა, რომლებიც დაკავშირებულია სერიაში. შემთხვევები, როდესაც საჭიროა ბატარეები, რომლებიც შედგენილია გარკვეული გზით, სრულად არის განმარტებული Ohm-ის ფორმულით (გალვანური დენი), ექვემდებარება მისგან გამომდინარე წესს, რომ საუკეთესო ეფექტის მისაღწევად ნებისმიერ გამტარზე მოცემული რაოდენობის გალვანური ელემენტებით, აუცილებელია მათგან ბატარეის შედგენა ისე, რომ მის შიგნით წინააღმდეგობა იყოს გარე გამტარის წინააღმდეგობის ტოლი, ან მინიმუმ რაც შეიძლება ახლოს იყოს მას. ამას ისიც უნდა დავუმატოთ, რომ სერიული შეერთებისას შიდა წინააღმდეგობა იზრდება დაკავშირებული წყვილების რაოდენობის პროპორციულად, ხოლო პარალელური შეერთებისას, პირიქით, წინააღმდეგობა მცირდება ამ რიცხვის პროპორციულად. აქედან გამომდინარე, ტელეგრაფის ხაზებზე, რომლებიც წარმოადგენენ დიდ წინააღმდეგობას გალვანური დენის მიმართ, ბატარეები შედგება სერიით დაკავშირებული ელემენტებისაგან; ქირურგიულ ოპერაციებში (გალვანოკასტიკა) საჭიროა პარალელურად დაკავშირებული ელემენტების ბატარეა. გამოსახულია ჯოჯოხეთში. 3 (I) ბატარეა წარმოადგენს 8 უჯრედის საუკეთესო კომბინაციას, რათა იმოქმედოს გარე წინააღმდეგობაზე, რომელიც ორჯერ აღემატება ერთი უჯრედის შიდა წინააღმდეგობას. თუ გარე წინააღმდეგობა ოთხჯერ ნაკლები იყო, ვიდრე პირველ შემთხვევაში, მაშინ ბატარეას ჯოჯოხეთის სახე უნდა მიეცეს. 3 (II). ეს გამომდინარეობს გამოთვლებიდან Ohm-ის ფორმულის გამოყენებით. [ელემენტებსა და ბატარეებზე იხილეთ ნიოდეტის ნაშრომი (დ. გოლოვის რუსულ თარგმანში - „ელექტრული ელემენტები“ 1891 წ.); ნაკლებად დეტალური: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. სტატიები ჟურნალში "Electricity", 1891 და 1892]

გალვანური უჯრედების შედარებამათ შორის. ამასთან დაკავშირებული შენიშვნები ნაწილობრივ იყო მოცემული ელემენტების აღწერაში. გალვანური უჯრედის დამსახურება იზომება მის მიერ გამომუშავებული დენის სიმტკიცით და მისი მოქმედების ხანგრძლივობით, კერძოდ, მეორის მიერ პირველი რაოდენობის პროდუქტით. თუ ავიღებთ ამპერს, როგორც დენის ერთეულს (იხ. გალვანური დენი), ხოლო საათს, როგორც დროის ერთეულს, მაშინ შეგვიძლია გავზომოთ გალვანური უჯრედის მოქმედება ამპერ-საათებში. მაგალითად, ბატარეებს, ზომის მიხედვით, შეუძლიათ უზრუნველყონ 40-დან 90 ამპერ-საათამდე. ელექტრული დენით მიწოდებული სამუშაოს გაზომვის მეთოდები, რომელიც ექვივალენტურია ეგრეთ წოდებული ორთქლის ცხენის მუშაობის ერთი საათის განმავლობაში, იხილეთ სამუშაო, ელექტრული დენის ენერგია.

1. გალვანური უჯრედი

გალვანური უჯრედი არის ელექტრული დენის ქიმიური წყარო, რომელსაც ლუიჯი გალვანი ეწოდა. გალვანური უჯრედის მუშაობის პრინციპი ემყარება ელექტროლიტის მეშვეობით ორი ლითონის ურთიერთქმედებას, რაც იწვევს ელექტრული დენის წარმოქმნას დახურულ წრეში. გალვანური უჯრედის ემფ დამოკიდებულია ელექტროდების მასალაზე და ელექტროლიტის შემადგენლობაზე. ეს არის პირველადი CIT-ები, რომლებიც, მათში წარმოქმნილი რეაქციების შეუქცევადობის გამო, ვერ იტენება.

გალვანური უჯრედები ელექტრო ენერგიის ერთჯერადი წყაროა. რეაგენტები (დამჟანგვის აგენტი და აღმდგენი საშუალება) შედის უშუალოდ გალვანური უჯრედის შემადგენლობაში და მოიხმარება მისი მუშაობის დროს. გალვანურ უჯრედს ახასიათებს ემფ, ძაბვა, სიმძლავრე, სიმძლავრე და ენერგია გადაცემული გარე წრედში, აგრეთვე შენახვისუნარიანობა და გარემოს უსაფრთხოება.

EMF განისაზღვრება გალვანურ ელემენტში მიმდინარე პროცესების ბუნებით. გალვანური უჯრედის U ძაბვა ყოველთვის ნაკლებია მის EMF-ზე ელექტროდების პოლარიზაციისა და წინააღმდეგობის დაკარგვის გამო:

U = Eе – I(r1–r2) – ΔE,

სადაც Ee არის ელემენტის EMF; I – დენის სიძლიერე ელემენტის მუშაობის რეჟიმში; r1 და r2 - პირველი და მეორე ტიპის გამტარების წინააღმდეგობა გალვანური უჯრედის შიგნით; ΔE არის გალვანური უჯრედის პოლარიზაცია, რომელიც შედგება მისი ელექტროდების პოლარიზაციისგან (ანოდი და კათოდი). პოლარიზაცია იზრდება დენის სიმკვრივის (i) მატებასთან ერთად, რომელიც განისაზღვრება i = I/S ფორმულით, სადაც S არის ელექტროდის კვეთის ფართობი და იზრდება სისტემის წინააღმდეგობა.

გალვანური უჯრედის ექსპლუატაციის დროს, მისი EMF და, შესაბამისად, ძაბვა თანდათან მცირდება რეაგენტების კონცენტრაციის შემცირების და ელექტროდებზე რედოქს პროცესების პროდუქტების კონცენტრაციის ზრდის გამო (გაიხსენეთ ნერნსტის განტოლება). თუმცა, რაც უფრო ნელა იკლებს ძაბვა გალვანური უჯრედის გამონადენის დროს, მით მეტია მისი პრაქტიკაში გამოყენების შესაძლებლობები. ელემენტის ტევადობა არის Q ელექტროენერგიის ჯამური რაოდენობა, რომელიც გალვანურ უჯრედს შეუძლია გამოიტანოს ექსპლუატაციის დროს (გამონადენის დროს). სიმძლავრე განისაზღვრება გალვანურ უჯრედში შენახული რეაგენტების მასით და მათი გარდაქმნის ხარისხით. გამონადენის მატებასთან ერთად და ელემენტის ოპერაციული ტემპერატურის შემცირებით, განსაკუთრებით 00C-ზე ქვემოთ, მცირდება რეაგენტების გარდაქმნის ხარისხი და ელემენტის სიმძლავრე.

გალვანური უჯრედის ენერგია უდრის მისი სიმძლავრისა და ძაბვის ნამრავლს: ΔН = Q.U. უდიდესი ენერგიაელემენტები მაღალი EMF მნიშვნელობით, დაბალი მასით და მაღალი ხარისხირეაგენტების ტრანსფორმაცია.

შენახვისუნარიანობა არის ელემენტის შენახვის პერიოდის ხანგრძლივობა, რომლის დროსაც მისი მახასიათებლები რჩება მითითებულ პარამეტრებში. ელემენტის შენახვისა და მუშაობის ტემპერატურის მატებასთან ერთად, მისი შენახვის ვადა მცირდება.

გალვანური უჯრედის შემადგენლობა: პორტატულ გალვანურ უჯრედებში შემცირების საშუალებები (ანოდები), როგორც წესი, არის თუთია Zn, ლითიუმი Li, მაგნიუმი Mg; ოქსიდიზატორები (კათოდები) - მანგანუმის MnO2, სპილენძის CuO, ვერცხლის Ag2O, გოგირდის SO2 ოქსიდები, აგრეთვე მარილები CuCl2, PbCl2, FeS და ჟანგბადი O2.

მსოფლიოში ყველაზე გავრცელებულ წარმოებად რჩება მანგანუმ-თუთიის ელემენტების Mn-Zn წარმოება, რომელიც ფართოდ გამოიყენება რადიო მოწყობილობების, საკომუნიკაციო მოწყობილობების, მაგნიტოფონების, ფანრების და ა.შ. ასეთი გალვანური უჯრედის დიზაინი ნაჩვენებია ფიგურაში.

დენის წარმოქმნის რეაქციები ამ ელემენტში არის:

ანოდზე (–): Zn – 2ē → Zn2+ (პრაქტიკაში ელემენტის სხეულის თუთიის გარსი თანდათან იშლება);

კათოდზე (+): 2MnO2 + 2NH4+ + 2ē → Mn2O3 + 2NH3 + H2O.

ელექტროლიტურ სივრცეში ასევე მიმდინარეობს შემდეგი პროცესები:

ანოდზე Zn2+ + 2NH3 →2+;

კათოდზე Mn2O3 + H2O → ან 2.

მოლეკულური ფორმით, გალვანური უჯრედის მოქმედების ქიმიური მხარე შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მთლიანი რეაქციით:

Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl → Cl2 + 2.

გალვანური უჯრედის დიაგრამა:

(–) Zn|Zn(NH3)2]2+|||MnO2 (C) (+).

ასეთი სისტემის EMF არის E = 1.25 ÷ 1.50V.

გალვანურ უჯრედებს რეაგენტების მსგავსი შემადგენლობით ტუტე ელექტროლიტში (KOH) აქვთ უკეთესი გამომავალი მახასიათებლები, მაგრამ ისინი არ გამოიყენება პორტატულ მოწყობილობებში გარემოს საშიშროების გამო. Ag-Zn ვერცხლის თუთიის უჯრედებს აქვთ კიდევ უფრო მომგებიანი მახასიათებლები, მაგრამ ისინი ძალიან ძვირია და, შესაბამისად, არაეფექტური. ამჟამად 40-ზე მეტია ცნობილი სხვადასხვა სახისპორტატული გალვანური უჯრედები, რომლებსაც ყოველდღიურ ცხოვრებაში უწოდებენ "მშრალ ბატარეებს".

2. ელექტრო ბატარეები

ელექტრო ბატარეები (მეორადი HIT) არის დატენვადი გალვანური უჯრედები, რომელთა დატენვა შესაძლებელია გარე დენის წყაროს (დამტენის) გამოყენებით.

ბატარეები არის მოწყობილობები, რომლებშიც გარე დენის წყაროს გავლენის ქვეშ ქიმიური ენერგია გროვდება სისტემაში (ბატარეის დატენვის პროცესი), შემდეგ კი მოწყობილობის ექსპლუატაციის დროს (განმუხტვა) ქიმიური ენერგია კვლავ გარდაიქმნება ელექტროდ. ენერგია. ამრიგად, დატენვისას ბატარეა ელექტროლიზატორის როლს ასრულებს, ხოლო განმუხტვისას გალვანური უჯრედის როლს ასრულებს.

გამარტივებული ფორმით, ბატარეა შედგება ორი ელექტროდისგან (ანოდი და კათოდი) და მათ შორის იონური გამტარი - ელექტროლიტი. ჟანგვის რეაქციები ხდება ანოდზე, როგორც გამონადენის დროს, ასევე დამუხტვის დროს, ხოლო შემცირების რეაქციები ხდება კათოდზე.

ბოლო დრომდე, ტყვიის მჟავა და ტუტე ნიკელ-კადმიუმის და ნიკელ-რკინის ბატარეები ყველაზე გავრცელებული იყო რუსეთში და დნესტრისპირეთშიც კი.

მასში არსებული ელექტროდები ტყვიის ბადეებია, რომელთაგან ერთ-ერთი ფორებში ივსება ტყვიის ოქსიდის IV ფხვნილით - PbO2. ელექტროდები დაკავშირებულია ელექტროლიტთან ფოროვანი გამყოფის მეშვეობით. მთელი ბატარეა მოთავსებულია ებონიტის ან პოლიპროპილენისგან დამზადებულ ავზში.

როდესაც ასეთი მოწყობილობა მუშაობს, მასში ხდება შემდეგი ელექტროდების პროცესები:

ა). ბატარეის, როგორც ელექტროენერგიის წყაროს, დაცლა ან მუშაობა.

ანოდზე: (–) Pb – 2ē → Pb2+;

კათოდზე: (+) PbO2 + 4H+ + 2ē → Pb2+ + 2H2O.

ელექტროდებზე წარმოქმნილი ტყვიის კათიონები ურთიერთქმედებენ ელექტროლიტის ანიონებთან და ათავისუფლებენ ტყვიის სულფატის თეთრ ნალექს.

Pb2+ + SO42– = ↓PbSO4.

ბატარეის განმუხტვის პროცესის დენის წარმოქმნის მთლიანი რეაქცია:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4↓ + 2H2O,

ხოლო მომუშავე ბატარეის წრეს გალვანური უჯრედის სახით აქვს (–) Pb|PbSO4||PbO2 (+).

მოქმედი ბატარეის ტერმინალებზე ძაბვა აღწევს 2.0÷2.5V. მოწყობილობის მუშაობის დროს ელექტროლიტი იხარჯება და სისტემაში გროვდება ნალექი. როდესაც აქტიური წყალბადის იონების კონცენტრაცია [H+] ხდება კრიტიკული რეაქციისთვის კათოდზე, ბატარეა წყვეტს მუშაობას.

ბ). ბატარეის ქიმიური პოტენციალის დატენვა ან აღდგენა მისი შემდგომ ელექტრო ენერგიად გადაქცევისთვის. ამისათვის ბატარეა უკავშირდება გარე დენის წყაროს ისე, რომ უარყოფითი პოლუსი მიეწოდება "ანოდის" ტერმინალს, ხოლო დადებითი პოლუსი მიეწოდება "კათოდური" ტერმინალს. ამ შემთხვევაში, ელექტროდებზე საპირისპირო პროცესები ხდება გარე ძაბვის გავლენის ქვეშ, რაც მათ პირვანდელ მდგომარეობაში აღადგენს.

ლითონის ტყვია აღადგენს ელექტროდის ზედაპირს (–): PbSO4 + 2ē → Pb + SO42;

მიღებული ტყვიის ოქსიდი IV ავსებს ტყვიის გისოსის ფორებს (+): PbSO4 + 2H2O – 2ē → ↓PbO2 + 4H+ + SO42.

მთლიანი შემცირების რეაქცია: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4.

თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ, როდის დასრულდება ბატარეის დატენვის პროცესი მისი ტერმინალების ზემოთ გაზის ბუშტების გამოჩენით („ადუღება“). ეს გამოწვეულია წყალბადის კათიონების შემცირების გვერდითი პროცესებით და წყლის დაჟანგვით ელექტროლიტების შემცირების დროს ძაბვის გაზრდით:

2Н+ + 2ē → Н2; 2H2O – 4ē → O2 + 2H2.

ბატარეის ეფექტურობა აღწევს 80%-ს და ოპერაციული ძაბვა ინარჩუნებს თავის მნიშვნელობას დიდი ხნის განმავლობაში.

ბატარეის ემფ შეიძლება გამოითვალოს განტოლების გამოყენებით:

RT α4(H+) α2(SO42–)

EE = EE0 + –––– ℓn ––––––––––––––– (მყარი ფაზები კომპ.

გათვალისწინებულია 2F α2(H2O)).

უნდა აღინიშნოს, რომ კონცენტრირებული გოგირდის მჟავა (ω(H2SO4) > 30%) არ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ბატარეაში, რადგან ამავდროულად მცირდება მისი ელექტრული გამტარობა და იზრდება მეტალის ტყვიის ხსნადობა. ტყვიის მჟავა ბატარეები ფართოდ გამოიყენება ყველა ტიპის სატრანსპორტო საშუალებებში, სატელეფონო და ელექტროსადგურებში. თუმცა, ტყვიისა და მისი პროდუქტების მაღალი ტოქსიკურობის გამო, ტყვიის ბატარეები საჭიროებენ ჰერმეტულად დალუქულ შეფუთვას და მათი მუშაობის პროცესების სრულ ავტომატიზაციას.

ა) ტუტე ბატარეებში დადებითი ელექტროდი დამზადებულია ნიკელის ბადით, რომელიც გაჟღენთილია გელის მსგავსი ნიკელის ჰიდროქსიდით II Ni(OH)2; და უარყოფითი - კადმიუმისგან ან რკინისგან. იონური გამტარი არის კალიუმის ჰიდროქსიდის KOH 20%-იანი ხსნარი. ასეთ ბატარეებში დენის წარმოქმნისა და წარმოქმნის მთლიან რეაქციებს აქვს შემდეგი ფორმა:

2NiOOH + Cd + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2; EE0 = 1,45 ვ.

2NiOOH + Fe + 2H2O ◄====== 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2; EE0 = 1,48 ვ.

ამ ბატარეების უპირატესობებში შედის მათი ხანგრძლივი მომსახურების ვადა (10 წლამდე) და მაღალი მექანიკური სიმტკიცე, ხოლო ნაკლოვანებები არის დაბალი ეფექტურობა და სამუშაო ძაბვა. ტუტე ბატარეები გამოიყენება ელექტრო მანქანების, მტვირთავების, ელექტრული ლოკომოტივების, კომუნიკაციებისა და ელექტრონული მოწყობილობების, რადიოსადგურების მოსაპოვებლად. ასევე გვახსოვდეს, რომ კადმიუმი არის უაღრესად ტოქსიკური ლითონი, რომელიც საჭიროებს უსაფრთხოების წესების დაცვას გამოყენებული მოწყობილობების განადგურებისას.

EMF და მიმდინარე. უნდა გვახსოვდეს, რომ ბატარეა უნდა შეიცავდეს იმავე მახასიათებლების ელემენტებს. სამუშაო გეგმა დახაზეთ ეკვივალენტური სქემები: რეოსტატის შეერთების სქემები პოტენციომეტრის შეერთების სქემები გალვანური ელემენტების შეერთების სქემები. დასკვნა აშენებული სქემებიდან და პირობებიდან, თითოეულ წრეს აქვს საკუთარი EMF მნიშვნელობა, თითოეულ წრეზე იგი განსხვავებულად განისაზღვრება. პასუხები...

მე-19-მე-20 საუკუნეებში ელექტრული დამუშავების ტექნოლოგიის განვითარება. ძირითადად ღია რჩება. როგორც ჩანს, მისი მოგვარება შესაძლებელია გალვანური წარმოების შექმნის პროცესის რეკონსტრუქციის საფუძველზე; მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების რომელ სფეროებს, მათ კონკრეტულ მიღწევებს ევალება მისი ჩამოყალიბება; ელექტრული საფარის ტექნოლოგიის გაჩენისა და განვითარების სოციალურ-ეკონომიკური წინაპირობების გათვალისწინება. ...

დენი უფრო დაბალია, ვიდრე გალვანოსტეგიაში; რკინის გალვანოპლასტიკური აბანოებში ის არ აღემატება 10-30 ა/მ2-ს, ხოლო რკინით მოოჭვისას (ელექტროპლასტიკური) დენის სიმკვრივე აღწევს 2000-4000 ა/მ2. გალვანურ საფარებს უნდა ჰქონდეთ წვრილკრისტალური სტრუქტურა და ერთგვაროვანი სისქე დაფარული პროდუქტების სხვადასხვა უბანში - გამონაზარდები და ჩაღრმავები. ეს მოთხოვნა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ელექტრული საფარით...

გალვანური უჯრედი არის ელექტრო ენერგიის წყარო, მისი მუშაობის პრინციპი ემყარება ქიმიურ რეაქციებს. თანამედროვე ბატარეებისა და აკუმულატორების უმეტესობა მიეკუთვნება განმარტებას და მიეკუთვნება ამ კატეგორიას. ფიზიკურად, გალვანური უჯრედი შედგება ერთ ან ორ სითხეში (ელექტროლიტში) ჩაძირული გამტარ ელექტროდებისგან.

ზოგადი ინფორმაცია

გალვანური უჯრედები იყოფა პირველადად და მეორადად მათი წარმოების უნარის შესაბამისად ელექტროობა. ორივე ტიპი ითვლება წყაროდ და ემსახურება სხვადასხვა მიზნებს. პირველი წარმოქმნის დენს ქიმიური რეაქციის დროს, მეორე ფუნქციონირებს ექსკლუზიურად დატენვის შემდეგ. ქვემოთ განვიხილავთ ორივე ჯიშს. სითხეების ოდენობიდან გამომდინარე, გამოიყოფა გალვანური უჯრედების ორი ჯგუფი:

ელექტროენერგიის წყაროების შეუსაბამობა ერთ სითხესთან შენიშნა ომმა, რამაც გამოავლინა ვოლასტონის გალვანური უჯრედის შეუსაბამობა ელექტროენერგიის შესწავლის ექსპერიმენტებისთვის. პროცესის დინამიკა ისეთია, რომ დროის საწყის მომენტში დენი მაღალია და თავდაპირველად იზრდება, შემდეგ რამდენიმე საათში ის ეცემა საშუალო მნიშვნელობამდე. თანამედროვე ბატარეები კაპრიზულია.

ქიმიური ელექტროენერგიის აღმოჩენის ისტორია

ცოტა ცნობილი ფაქტია, რომ 1752 წელს გალვანური ელექტროენერგია ახსენა იოჰან გეორგმა. ბერლინის მეცნიერებათა აკადემიის მიერ გამოქვეყნებულმა პუბლიკაციამ A Study of the Origin of Pleasant and Unpleasant Sensations, სრულიად სწორი ინტერპრეტაციაც კი მისცა ფენომენს. ექსპერიმენტი: ვერცხლის და ტყვიის ფირფიტები ერთ ბოლოში დააკავშირეს, საპირისპირო ფირფიტები კი ენაზე სხვადასხვა მხრიდან. რეცეპტორებზე შეიმჩნევა რკინის სულფატის გემო. მკითხველებმა უკვე გამოიცნეს, რომ ბატარეების შემოწმების აღწერილი მეთოდი ხშირად გამოიყენებოდა სსრკ-ში.

ფენომენის ახსნა: როგორც ჩანს, არსებობს ლითონის ნაწილაკები, რომლებიც აღიზიანებს ენის რეცეპტორებს. შეხებისას ნაწილაკები გამოიყოფა ერთი ფირფიტიდან. უფრო მეტიც, ერთი მეტალი იხსნება. სინამდვილეში, აშკარაა გალვანური უჯრედის მოქმედების პრინციპი, სადაც თუთიის ფირფიტა თანდათან ქრება, რაც ელექტრო დენს აძლევს ქიმიური ბმების ენერგიას. ახსნა გაკეთდა ნახევარი საუკუნით ადრე ალესანდრო ვოლტას ოფიციალურ მოხსენებამდე ლონდონის სამეფო საზოგადოებისთვის პირველი ელექტროენერგიის წყაროს აღმოჩენის შესახებ. მაგრამ, როგორც ხშირად ხდება აღმოჩენებთან, მაგალითად, ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედებით, გამოცდილება შეუმჩნეველი დარჩა ზოგადი სამეცნიერო საზოგადოებისთვის და სათანადოდ არ იყო შესწავლილი.

დავამატოთ, რომ ეს გამოწვეული იყო ჯადოქრობისთვის დევნის ბოლოდროინდელი გაუქმებით: რამდენიმე ადამიანმა გადაწყვიტა, "ჯადოქრების" სამწუხარო გამოცდილების შემდეგ, გაუგებარი ფენომენების შესწავლა. განსხვავებული სიტუაცია იყო ლუიჯი გალვანთან, რომელიც ბოლონიის ანატომიის განყოფილებაში 1775 წლიდან მუშაობდა. მისი სპეციალობები გამაღიზიანებლად ითვლებოდა ნერვული სისტემა, მაგრამ მნათობმა მნიშვნელოვანი კვალი დატოვა არა ფიზიოლოგიის სფეროში. ბექარიას მოსწავლე ელექტროენერგიაში აქტიურად იყო ჩართული. 1780 წლის მეორე ნახევარში, როგორც ჩანს მეცნიერის მემუარებიდან (1791, De Viribus Electricitatis in Motu Muscylary: Commentarii Bononiensi, ტომი 7, გვ. 363), ბაყაყი კიდევ ერთხელ გაკვეთეს (ექსპერიმენტები გაგრძელდა მრავალი წლის განმავლობაში).

აღსანიშნავია, რომ ასისტენტმა შენიშნა უჩვეულო ფენომენი, ზუსტად ისე, როგორც კომპასის ნემსის გადახრისას ელექტრული დენის მატარებელი მავთულის მიერ: აღმოჩენა გაკეთდა მხოლოდ ირიბად. სამეცნიერო გამოკვლევახალხი. დაკვირვება ეხებოდა ბაყაყის ქვედა კიდურების კრუნჩხვას. ექსპერიმენტის დროს ასისტენტი შეეხო მოკვეთილი ცხოველის შიდა ბარძაყის ნერვს და ფეხები აკოცა. იქვე მაგიდაზე ელექტროსტატიკური გენერატორი იყო და მოწყობილობაზე ნაპერწკალი აფრქვევდა. ლუიჯი გალვანი მაშინვე შეუდგა ექსპერიმენტის გამეორებას. რა გამოვიდა? და ისევ მანქანა ააფეთქეს.

გაჩნდა პარალელური კავშირი ელექტროენერგიასთან და გალვანს სურდა გაეგო, იმოქმედებდა თუ არა ჭექა-ქუხილი ანალოგიურად ბაყაყზე. აღმოჩნდა, რომ სტიქიურ უბედურებებს შესამჩნევი გავლენა არ აქვს. ბაყაყები მიმაგრებულია სპილენძის კაუჭებით ზურგის ტვინირკინის ღობემდე, იკუმშება ამინდის პირობების მიუხედავად. ექსპერიმენტები ვერ ჩატარდა 100% განმეორებადობით, ატმოსფეროს არანაირი ეფექტი არ ჰქონდა. შედეგად, გალვანმა აღმოაჩინა სხვადასხვა ლითონისგან დამზადებული წყვილი, რომლებიც ერთმანეთთან და ნერვთან შეხებისას ბაყაყის ფეხების კანკალით იწვევდა. დღეს ეს ფენომენი აიხსნება მასალების ელექტროუარყოფითობის სხვადასხვა ხარისხით. მაგალითად, ცნობილია, რომ ალუმინის ფირფიტები არ შეიძლება სპილენძით მოქლონებული; ლითონები ქმნიან გალვანურ წყვილს გამოხატული თვისებებით.

გალვანმა მართებულად აღნიშნა, რომ დახურული ელექტრული წრე იქმნება და ვარაუდობს, რომ ბაყაყი შეიცავს ცხოველურ ელექტროენერგიას, გამონადენი, როგორც ლეიდენის ქილა. ალესანდრო ვოლტამ არ მიიღო განმარტება. ექსპერიმენტების აღწერილობის გულდასმით შესწავლის შემდეგ, ვოლტამ წამოაყენა ახსნა, რომ დენი წარმოიქმნება, როდესაც ორი ლითონი ერთდება, პირდაპირ ან ბიოლოგიური არსების სხეულის ელექტროლიტის მეშვეობით. დენის მიზეზი მდგომარეობს მასალებში, ხოლო ბაყაყი ფენომენის მარტივ ინდიკატორს ემსახურება. ვოლტას ციტატა წერილიდან, რომელიც მიმართულია სამეცნიერო ჟურნალის რედაქტორს:

პირველი ტიპის დირიჟორები ( მყარი) და მეორე სახეობა (სითხეები) შეხებისას რაიმე კომბინაციით წარმოშობს ელექტროენერგიის იმპულსს; დღეს შეუძლებელია ფენომენის წარმოშობის მიზეზების ახსნა. დენი მიედინება დახურულ წრეში და ქრება წრედის მთლიანობის დარღვევის შემთხვევაში.

ვოლტაური ბოძი

ჯოვანი ფაბრონიმ თავისი წვლილი შეიტანა აღმოჩენების სერიაში, რომელშიც ნათქვამია, რომ როდესაც გალვანური წყვილის ორი ფირფიტა წყალშია მოთავსებული, ერთი იწყებს ნგრევას. ამიტომ, ფენომენი დაკავშირებულია ქიმიურ პროცესებთან. ამასობაში ვოლტამ გამოიგონა ენერგიის პირველი წყარო, რომელიც დიდი ხნის განმავლობაში ემსახურებოდა ელექტროენერგიის შესწავლას. მეცნიერი მუდმივად ეძებდა გზებს გალვანური წყვილების მოქმედების გასაძლიერებლად, მაგრამ ვერ პოულობდა მათ. ექსპერიმენტების დროს შეიქმნა ვოლტაური სვეტის დიზაინი:

1. თუთია და სპილენძის კათხა წყვილ-წყვილად იღებდნენ ერთმანეთთან მჭიდრო კონტაქტში.
2. მიღებული წყვილი გამოეყო სველი მუყაოს წრეებით და ერთმანეთზე მოათავსეს.

ადვილი მისახვედრია, რომ ეს იყო მიმდინარე წყაროების სერიული კავშირი, რომელიც შეჯამებისას აძლიერებდა ეფექტს (პოტენციური განსხვავება). ახალმა მოწყობილობამ გამოიწვია შოკი, რომელიც შესამჩნევი იყო ადამიანის ხელით შეხებისას. ლეიდენის ქილასთან მუშენბროკის ექსპერიმენტების მსგავსი. თუმცა, ეფექტის გამეორებას დრო დასჭირდა. აშკარა გახდა, რომ ენერგიის წყარო ქიმიური წარმოშობისაა და თანდათან განახლდება. მაგრამ ახალი ელექტროენერგიის კონცეფციასთან შეგუება ადვილი არ იყო. ვოლტაური სვეტი იქცეოდა როგორც დამუხტული ლეიდენის ქილა, მაგრამ...

ვოლტა აწყობს დამატებით ექსპერიმენტს. თითოეულ წრეს ამარაგებს საიზოლაციო სახელურით, ცოტა ხნით აკავშირებს მათ, შემდეგ ხსნის და ატარებს გამოკვლევას ელექტროსკოპით. იმ დროისთვის კულონის კანონი უკვე ცნობილი იყო, აღმოჩნდა, რომ თუთია დადებითად იყო დამუხტული, ხოლო სპილენძი უარყოფითად. პირველმა მასალამ მეორეს ელექტრონები მისცა. ამ მიზეზით, ვოლტაური სვეტის თუთიის ფირფიტა თანდათან ნადგურდება. სამუშაოების შესასწავლად დაინიშნა კომისია, რომელსაც წარუდგინეს ალესანდროს არგუმენტები. მაშინაც კი, დასკვნის საშუალებით, მკვლევარმა დაადგინა, რომ ცალკეული წყვილების დაძაბულობა ემატება.

ვოლტამ განმარტა, რომ ლითონებს შორის მოთავსებული სველი წრეების გარეშე სტრუქტურა ორი ფირფიტის მსგავსად იქცევა: სპილენძი და თუთია. გაძლიერება არ ხდება. ვოლტამ აღმოაჩინა ელექტრონეგატიურობის პირველი რიგი: თუთია, ტყვია, კალა, რკინა, სპილენძი, ვერცხლი. და თუ გამოვრიცხავთ შუალედურ ლითონებს შორის, "მამოძრავებელი ძალა" არ იცვლება. ვოლტამ დაადგინა, რომ ელექტროენერგია არსებობს მანამ, სანამ ფირფიტები კონტაქტშია: ძალა არ ჩანს, მაგრამ ადვილად იგრძნობა, ამიტომ მართალია. 1800 წლის 20 მარტს მეცნიერმა მისწერა ლონდონის სამეფო საზოგადოების პრეზიდენტს სერ ჯოზეფ ბენკსს, რომელსაც მაიკლ ფარადეიმ ასევე პირველად მიმართა.

ინგლისელმა მკვლევარებმა სწრაფად აღმოაჩინეს: თუ ზედა ფირფიტა(სპილენძის) წვეთოვანი წყალი, გაზი გამოიყოფა საკონტაქტო ზონაში მითითებულ წერტილში. მათ ჩაატარეს ექსპერიმენტი ორივე მხრიდან: შესაფერისი მიკროსქემის მავთულები იყო ჩასმული კოლბებში წყლით. გაზი გამოიკვლია. აღმოჩნდა, რომ გაზი აალებადია და მხოლოდ ერთი მხრიდან გამოიყოფა. მოპირდაპირე მხარეს მავთული შესამჩნევად დაჟანგდა. დადგინდა, რომ პირველი არის წყალბადი, ხოლო მეორე ფენომენი ხდება ჭარბი ჟანგბადის გამო. დადგინდა (1800 წლის 2 მაისი), რომ დაკვირვებული პროცესი იყო წყლის დაშლა ელექტრო დენის გავლენით.

უილიამ კრუიკშენკმა მაშინვე აჩვენა, რომ მსგავსი რამ შეიძლება გაკეთდეს ლითონის მარილების ხსნარებით და ვოლასტონმა საბოლოოდ დაამტკიცა ვოლტაური სვეტის იდენტურობა სტატიკური ელექტროენერგიით. როგორც მეცნიერმა თქვა: ეფექტი უფრო სუსტია, მაგრამ უფრო ხანგრძლივი. მარტინ ვან მარუმმა და კრისტიან ჰაინრიხ პფაფმა ელემენტისგან ლეიდენის ქილა დატენეს. და პროფესორმა ჰამფრი დევიმ აღმოაჩინა ეს სუფთა წყალიამ შემთხვევაში ვერ იქნება ელექტროლიტი. პირიქით, რაც უფრო მეტ სითხეს შეუძლია თუთიის დაჟანგვა, მით უკეთესად მოქმედებს ვოლტაური სვეტი, რაც საკმაოდ შეესაბამებოდა ფაბრონის დაკვირვებებს.

მჟავა მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მუშაობას ელექტროენერგიის გამომუშავების პროცესის დაჩქარებით. საბოლოოდ, დევიმ შექმნა ვოლტაური სვეტის თანმიმდევრული თეორია. მან განმარტა, რომ ლითონებს თავდაპირველად აქვთ გარკვეული მუხტი, რაც კონტაქტების დახურვისას იწვევს ელემენტის მოქმედებას. თუ ელექტროლიტს შეუძლია ელექტრონის დონორის ზედაპირის დაჟანგვა, გამოფიტული ატომების ფენა თანდათან იხსნება, რაც გამოავლენს ახალ ფენებს, რომლებსაც შეუძლიათ ელექტროენერგიის გამომუშავება.

1803 წელს რიტერმა შეკრიბა ვერცხლის და სველი ქსოვილის მონაცვლეობითი წრეების სვეტი, პირველი ბატარეის პროტოტიპი. რიტერმა ის დამუხტა ვოლტაური სვეტიდან და აკვირდებოდა გამონადენის პროცესს. სწორი ინტერპრეტაციაფენომენი მისცა ალესანდრო ვოლტამ. და მხოლოდ 1825 წელს ოგიუსტ დე ლა რივმა დაამტკიცა, რომ ხსნარში ელექტროენერგიის გადატანა ხორციელდება ნივთიერების იონების მიერ, აკვირდება თუთიის ოქსიდის წარმოქმნას სუფთა წყლით პალატაში, რომელიც გამოყოფილია მიმდებარე გარსისგან. განცხადება დაეხმარა ბერცელიუსს შეექმნა ფიზიკური მოდელი, რომელშიც წარმოიდგინეთ, რომ ელექტროლიტის ატომი შედგებოდა ორი საპირისპიროდ დამუხტული პოლუსისგან (იონებისგან), რომლებსაც შეუძლიათ დისოციაცია. შედეგი იყო ელექტროენერგიის დისტანციური გადაცემის ჰარმონიული სურათი.

რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო

ეროვნული კვლევითი ბირთვული უნივერსიტეტი "MEPhI"

ბალაკოვოს საინჟინრო-ტექნოლოგიური ინსტიტუტი

გალვანური უჯრედები

გაიდლაინები

კურსზე "ქიმია"

განათლების ყველა ფორმა

ბალაკოვო 2014 წ

სამუშაოს მიზანი: გალვანური უჯრედების მოქმედების პრინციპის შესწავლა.

ᲫᲘᲠᲘᲗᲐᲓᲘ ᲪᲜᲔᲑᲔᲑᲘ

ელექტროქიმიური პროცესები ფაზის საზღვარზე

ატომური იონები განლაგებულია ლითონის კრისტალური გისოსების ადგილებში. როდესაც მეტალი ჩაეფლო ხსნარში, იწყება ზედაპირული ლითონის იონების რთული ურთიერთქმედება პოლარული გამხსნელის მოლეკულებთან. შედეგად, ლითონი იჟანგება და მისი ჰიდრატირებული (გახსნილი) იონები გადადიან ხსნარში და ტოვებენ ელექტრონებს მეტალში:

მე + mH 2 O Me (H 2 O) + არა -

ლითონი დამუხტულია უარყოფითად, ხსნარი კი დადებითად. ელექტროსტატიკური მიზიდულობა ჩნდება მათ შორის, ვინც გადაიქცა სითხე ჰიდრატირებული კათიონებით და ლითონის ზედაპირით და ლითონის ხსნარის ინტერფეისზე წარმოიქმნება ორმაგი ელექტრული ფენა, რომელიც ხასიათდება გარკვეული პოტენციური სხვაობით - ელექტროდის პოტენციალი.

ბრინჯი. 1 ელექტრო ორმაგი ფენა ლითონის ხსნარის ინტერფეისზე

ამ რეაქციასთან ერთად ხდება საპირისპირო რეაქცია - ლითონის იონების ატომებამდე დაყვანა.

მე (H2O) +ნე
მე + m H 2 O -

ელექტროდის პოტენციალის გარკვეულ მნიშვნელობაზე წონასწორობა დამყარებულია:

მე + mH 2 O
მე (H2O) + არა -

სიმარტივისთვის, წყალი არ შედის რეაქციის განტოლებაში:

მეჰ
მე 2+ +ნე -

ელექტროდის რეაქციის წონასწორობის პირობებში დადგენილ პოტენციალს წონასწორობის ელექტროდის პოტენციალი ეწოდება.

გალვანური უჯრედები

გალვანური უჯრედები- ელექტრო ენერგიის ქიმიური წყაროები. ეს არის სისტემები, რომლებიც შედგება ორი ელექტროდისგან (პირველი ტიპის გამტარები), რომლებიც ჩაეფლო ელექტროლიტების ხსნარებში (მეორე ტიპის გამტარებლები).

გალვანურ უჯრედებში ელექტრული ენერგია მიიღება რედოქსის პროცესით, იმ პირობით, რომ ჟანგვის რეაქცია განხორციელდება ცალკე ერთ ელექტროდზე და შემცირების რეაქცია მეორეზე. მაგალითად, როდესაც თუთია ჩაეფლო სპილენძის სულფატის ხსნარში, თუთია იჟანგება და სპილენძი მცირდება.

Zn + CuSO 4 = Cu + ZnSO 4

Zn 0 +Cu 2+ =Cu 0 +Zn 2+

შესაძლებელია ამ რეაქციის ჩატარება ისე, რომ ჟანგვის და შემცირების პროცესები სივრცულად იყოს გამიჯნული; მაშინ ელექტრონების გადასვლა შემცირების აგენტიდან ჟანგვის აგენტზე არ მოხდება პირდაპირ, არამედ ელექტრული წრედის მეშვეობით. ნახ. სურათი 2 გვიჩვენებს დანიელ-ჯაკობის გალვანური უჯრედის დიაგრამას; ელექტროდები ჩაძირულია მარილის ხსნარებში და ელექტრულ წონასწორობაშია ხსნარებთან. თუთია, როგორც უფრო აქტიური ლითონი, ხსნარში უფრო მეტ იონს აგზავნის, ვიდრე სპილენძი, რის შედეგადაც თუთიის ელექტროდი მასზე დარჩენილი ელექტრონების გამო უფრო უარყოფითად იმუხტება, ვიდრე სპილენძი. ხსნარები გამოყოფილია დანაყოფით, რომელიც გამტარია მხოლოდ იონების მიმართ ელექტრულ ველში. თუ ელექტროდები ერთმანეთთან დაკავშირებულია გამტარით (სპილენძის მავთული), მაშინ თუთიის ელექტროდიდან, სადაც უფრო მეტია, ელექტრონები გარე წრეში სპილენძისკენ მიედინება. ჩნდება ელექტრონების უწყვეტი ნაკადი - ელექტრული დენი. თუთიის ელექტროდიდან ელექტრონების დაკარგვის შედეგად, Zn იწყებს იონების სახით ხსნარში გადასვლას, ავსებს ელექტრონების დანაკარგს და ამით ცდილობს წონასწორობის აღდგენას.

ელექტროდს, რომელზეც ხდება დაჟანგვა, ეწოდება ანოდი. ელექტროდს, რომელზეც ხდება შემცირება, ეწოდება კათოდი.

ანოდი (-) კათოდი (+)

ბრინჯი. 2. გალვანური უჯრედის დიაგრამა

როდესაც სპილენძ-თუთიის ელემენტი მუშაობს, ხდება შემდეგი პროცესები:

1) ანოდურ – თუთიის დაჟანგვის პროცესი Zn 0 – 2e→Zn 2+;

2) კათოდური – სპილენძის იონების შემცირების პროცესი Cu 2+ + 2e→Cu 0 ;

3) ელექტრონების მოძრაობა გარე წრედის გასწვრივ;

4) იონების მოძრაობა ხსნარში.

მარცხენა შუშაში SO 4 2- ანიონების ნაკლებობაა, მარჯვენაში კი ჭარბი. ამრიგად, სამუშაო გალვანური უჯრედის შიდა წრეში შეინიშნება SO 4 2- იონების მოძრაობა მარჯვენა მინიდან მარცხნივ მემბრანის გავლით.

ელექტროდის რეაქციების შეჯამებით მივიღებთ:

Zn + Cu 2+ = Cu + Zn 2+

რეაქციები ხდება ელექტროდებზე:

Zn+SO 4 2- →Zn 2+ +SO 4 2- + 2e (ანოდი)

Cu 2+ + 2e + SO 4 2- → Cu + SO 4 2- (კათოდი)

Zn + CuSO 4 → Cu + ZnSO 4 (საერთო რეაქცია)

გალვანური უჯრედის დიაგრამა: (-) Zn/ZnSO 4 | |CuSO 4 /Cu(+)

ან იონური ფორმით: (-) Zn/Zn 2+ | |Cu 2+ /Cu(+), სადაც ვერტიკალური ხაზი აღნიშნავს ლითონსა და ხსნარს შორის ინტერფეისს, ხოლო ორი ხაზი მიუთითებს ორ თხევად ფაზას შორის ინტერფეისს - ფოროვან დანაყოფს (ან ელექტროლიტური ხსნარით სავსე შემაერთებელ მილს).

მაქსიმალური ელექტრული სამუშაო (W) ნივთიერების ერთი მოლის გარდაქმნისას:

W=nF E, (1)

სადაც ∆E არის გალვანური უჯრედის ემფ;

F - ფარადეის რიცხვი უდრის 96500 C;

n არის ლითონის იონის მუხტი.

გალვანური უჯრედის ელექტრომამოძრავებელი ძალა შეიძლება გამოითვალოს, როგორც პოტენციური სხვაობა ელექტროდებს შორის, რომლებიც ქმნიან გალვანურ უჯრედს:

EMF = E ოქსიდი. – E აღდგენა = E k – E a,

სადაც EMF არის ელექტრომოძრავი ძალა;

E ოქსიდი. - ნაკლებად აქტიური ლითონის ელექტროდის პოტენციალი;

E აღდგენა - უფრო აქტიური ლითონის ელექტროდის პოტენციალი.

ლითონების სტანდარტული ელექტროდი პოტენციალი

შეუძლებელია ლითონების ელექტროდის პოტენციალის აბსოლუტური მნიშვნელობების პირდაპირ დადგენა, მაგრამ შეიძლება განისაზღვროს ელექტროდის პოტენციალის განსხვავება. ამისათვის იპოვნეთ პოტენციური განსხვავება გაზომილ ელექტროდსა და ელექტროდს შორის, რომლის პოტენციალი ცნობილია. ყველაზე ხშირად, წყალბადის ელექტროდი გამოიყენება როგორც საცნობარო ელექტროდი. აქედან გამომდინარე, იზომება გალვანური უჯრედის EMF, რომელიც შედგება ტესტისა და წყალბადის სტანდარტული ელექტროდისგან, რომლის ელექტროდის პოტენციალი აღებულია ნულის ტოლი. გალვანური უჯრედების სქემები ლითონის პოტენციალის გასაზომად შემდეგია:

H 2, Pt|H + || მე n + |მე

ვინაიდან წყალბადის ელექტროდის პოტენციალი პირობითად ნულის ტოლია, გაზომილი ელემენტის ემფ ტოლი იქნება ლითონის ელექტროდის პოტენციალის.

ლითონის სტანდარტული ელექტროდის პოტენციალიეწოდება მის ელექტროდულ პოტენციალს, რომელიც წარმოიქმნება, როდესაც მეტალი ჩაეფლო საკუთარი იონის ხსნარში 1 მოლ/ლ კონცენტრაციით (ან აქტივობით), სტანდარტულ პირობებში, გაზომილი სტანდარტულ წყალბადის ელექტროდთან შედარებით, რომლის პოტენციალიც. 25 0 C ტემპერატურაზე პირობითად ვარაუდობენ ნულს. ლითონების ზედიზედ განლაგებით მათი სტანდარტული ელექტროდების პოტენციალის (E°) გაზრდით, ვიღებთ ე.წ. ძაბვის სერიას.

რაც უფრო უარყოფითია Me/Me n+ სისტემის პოტენციალი, მით უფრო აქტიურია მეტალი.

ოთახის ტემპერატურაზე საკუთარი მარილის ხსნარში ჩაძირული ლითონის ელექტროდის პოტენციალი დამოკიდებულია ამავე სახელწოდების იონების კონცენტრაციაზე და განისაზღვრება ნერნსტის ფორმულით:

, (2)

სადაც E 0 – ნორმალური (სტანდარტული) პოტენციალი, V;

R – უნივერსალური აირის მუდმივი ტოლი 8,31 J (მოლ. K);

F – ფარადეის ნომერი;

T - აბსოლუტური ტემპერატურა, K;

C არის ლითონის იონების კონცენტრაცია ხსნარში, მოლ/ლ.

R, F, სტანდარტული ტემპერატურის T = 298 0 K მნიშვნელობების და ბუნებრივი ლოგარითმებიდან (2.303) ათწილადში გარდაქმნის კოეფიციენტის ჩანაცვლებით, მივიღებთ გამოსაყენებლად მოსახერხებელ ფორმულას:

(3)

კონცენტრაცია გალვანური უჯრედები

გალვანური უჯრედები შეიძლება შედგებოდეს ზუსტად ერთი და იგივე ბუნების ორი ელექტროდისგან, ჩაძირული იმავე ელექტროლიტის ხსნარებში, მაგრამ განსხვავებული კონცენტრაციით. ასეთ ელემენტებს უწოდებენ კონცენტრაციის ელემენტებს, მაგალითად:

(-)აგ | AgNO 3 || AgNO 3 | Ag(+)

ორივე ელექტროდის კონცენტრაციის სქემებში, n და E 0 მნიშვნელობები იგივეა, ამიტომ, ასეთი ელემენტის EMF-ის გამოსათვლელად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ

, (4)

სადაც C 1 არის ელექტროლიტის კონცენტრაცია უფრო განზავებულ ხსნარში;

C 2 - ელექტროლიტის კონცენტრაცია უფრო კონცენტრირებულ ხსნარში

ელექტროდების პოლარიზაცია

ელექტროდის წონასწორობის პოტენციალი შეიძლება განისაზღვროს წრედში დენის არარსებობის შემთხვევაში. პოლარიზაცია- ელექტროდის პოტენციალის ცვლილება ელექტრული დენის გავლისას.

E = E i - E p , (5)

სადაც E არის პოლარიზაცია;

E i არის ელექტროდის პოტენციალი ელექტრული დენის გავლისას;

E p - წონასწორობის პოტენციალი. პოლარიზაცია შეიძლება იყოს კათოდური E K (კათოდზე) და ანოდური E A (ანოდზე).

პოლარიზაცია შეიძლება იყოს: 1) ელექტროქიმიური; 2) ქიმიური.

შრომის უსაფრთხოების მოთხოვნები

1. ექსპერიმენტები უსიამოვნო სუნისა და ტოქსიკური ნივთიერებებით უნდა ჩატარდეს გამწოვში.

2. ყნოსვით გამოთავისუფლებული აირის ამოცნობისას ნაკადი ჭურჭლიდან ხელის მოძრაობით უნდა მიმართოთ თქვენსკენ.

3. ექსპერიმენტის ჩატარებისას უნდა დარწმუნდეთ, რომ რეაგენტები არ მოგხვდეს სახეზე, ტანსაცმელზე ან თქვენს გვერდით მდგარ ადამიანს.

4. სითხეების, განსაკუთრებით მჟავებისა და ტუტეების გაცხელებისას, დაიჭირეთ სინჯარა ისე, რომ ღიობით მოშორებით.

5. გოგირდმჟავას განზავებისას მჟავას წყალი არ უნდა დაუმატოთ, მჟავა ფრთხილად, მცირე ულუფებით დაასხით. ცივი წყალიხსნარის შერევით.

6. სამუშაოს დასრულების შემდეგ ხელები კარგად დაიბანეთ.

7. რეკომენდებულია მჟავებისა და ტუტეების დახარჯული ხსნარების ჩასხმა სპეციალურად მომზადებულ ჭურჭელში.

8. ყველა ბოთლი რეაგენტით უნდა დაიხუროს შესაბამისი საცობებით.

9. სამუშაოების შემდეგ დარჩენილი რეაგენტები არ უნდა გადაისხათ ან ჩაასხით რეაგენტის ბოთლებში (დაბინძურების თავიდან ასაცილებლად).

სამუშაო შეკვეთა

სავარჯიშო 1

ლითონების კვლევა

ინსტრუმენტები და რეაგენტები: თუთია, გრანულირებული; სპილენძის სულფატი CuSO 4, 0.1 N ხსნარი; საცდელი მილები

დაასველეთ გრანულირებული თუთიის ნაჭერი სპილენძის სულფატის 0,1 N ხსნარში. დატოვე ის მშვიდად დგას სამფეხზე და უყურე რა ხდება. დაწერეთ რეაქციის განტოლება. დაასკვნეთ, რომელი მეტალი შეიძლება მივიღოთ ანოდად და რომელი კათოდად შემდეგი ექსპერიმენტისთვის.

დავალება 2

გალვანური უჯრედი

ინსტრუმენტები და რეაგენტები: Zn, Cu – ლითონები; თუთიის სულფატი, ZnSO 4, 1 მ ხსნარი; სპილენძის სულფატი CuSO 4, 1 მ ხსნარი; კალიუმის ქლორიდი KCl, კონცენტრირებული ხსნარი; გალვანომეტრი; სათვალე; U- ფორმის მილი, ბამბა.

ჩაასხით ¾-მდე მოცულობის 1 M ლითონის მარილის ხსნარი, რომელიც არის ანოდი, ერთ ჭიქაში და იგივე მოცულობა 1 M ლითონის მარილის ხსნარი, რომელიც არის კათოდი, მეორე ჭიქაში. შეავსეთ U- ფორმის მილი კონცენტრირებული KCl ხსნარით. მილის ბოლოებს დააფარეთ ბამბის სქელი ნაჭრები და ჩაუშვით ორივე ჭიქაში ისე, რომ ჩაეფლო მომზადებულ ხსნარებში. ერთ ჭიქაში მოათავსეთ ლითონის ანოდის ფირფიტა, მეორეში კი მეტალო-კათოდური ფირფიტა; დაამონტაჟეთ გალვანური უჯრედი გალვანომეტრით. დახურეთ წრე და მონიშნეთ დენის მიმართულება გალვანომეტრის გამოყენებით.

დახაზეთ გალვანური უჯრედის დიაგრამა.

დაწერეთ ელექტრონული განტოლებები ამ გალვანური უჯრედის ანოდსა და კათოდზე მიმდინარე რეაქციებისთვის. გამოთვალეთ EMF.

დავალება 3

ანოდის განსაზღვრა ფირფიტების განსაზღვრული ნაკრებიდან

ინსტრუმენტები და რეაგენტები: Zn, Cu, Fe, Al – ლითონები; თუთიის სულფატი, ZnSO 4, 1 მ ხსნარი; სპილენძის სულფატი CuSO 4, 1 მ ხსნარი; ალუმინის სულფატი Al 2 (SO 4) 3 1 M ხსნარი; რკინის სულფატიFeSO 4, 1 მ ხსნარი; კალიუმის ქლორიდი KCl, კონცენტრირებული ხსნარი; სათვალე; U- ფორმის მილი, ბამბა.

შეადგინეთ გალვანური წყვილები:

Zn/ZnSO 4 ||FeSO 4 /Fe

Zn/ZnSO 4 || CuSO4/Cu

Al/Al 2 (SO 4) 3 || ZnSO4/Zn

ფირფიტების მითითებული ნაკრებიდან და ამ ლითონების მარილების ხსნარებიდან შეიკრიბეთ გალვანური უჯრედი, რომელშიც თუთია იქნება კათოდი (ამოცანა 2).

დაწერეთ ელექტრონული განტოლებები აწყობილი გალვანური უჯრედის ანოდსა და კათოდზე მიმდინარე რეაქციებისთვის.

დაწერეთ რედოქსის რეაქცია, რომელიც საფუძვლად უდევს ამ გალვანური უჯრედის მუშაობას. გამოთვალეთ EMF.

ანგარიშის ფორმულირება

ლაბორატორიული ჟურნალი ივსება ლაბორატორიული გაკვეთილების დროს სამუშაოს დასრულებისას და შეიცავს:

სამუშაოს დასრულების თარიღი;

სახელი ლაბორატორიული სამუშაოდა მისი ნომერი;

ექსპერიმენტის დასახელება და განხორციელების მიზანი;

დაკვირვებები, რეაქციის განტოლებები, მოწყობილობის დიაგრამა;

ტესტის კითხვები და ამოცანები თემაზე.

საკონტროლო ამოცანები

1. ჩამოთვლილი რეაქციებიდან რომელია შესაძლებელი? დაწერეთ რეაქციის განტოლებები მოლეკულური ფორმით და შექმენით ელექტრონული განტოლებები მათთვის:

Zn(NO 3) 2 + Cu →

Zn(NO 3) 2 + Mg →

2. შეადგინეთ გალვანური უჯრედების დიაგრამები Al/Al 3+, Cu/Cu 2+ ნორმალურ წყალბადის ელექტროდთან დაწყვილებული ნორმალური ელექტროდური პოტენციალის დასადგენად.

3. გამოთვალეთ გალვანური უჯრედის ემფ

Zn/ZnSO 4 (1M)| |CuSO 4 (2 მლ)

რა ქიმიური პროცესები ხდება ამ ელემენტის მუშაობის დროს?

4. ქიმიურად სუფთა თუთიასთან თითქმის არ რეაგირებს მარილმჟავა. როდესაც ტყვიის ნიტრატს ემატება მჟავა, ხდება წყალბადის ნაწილობრივი ევოლუცია. ახსენით ეს ფენომენი. ჩამოწერეთ განტოლებები მომხდარი რეაქციებისთვის.

5. სპილენძი შეხებაშია ნიკელთან და ჩაეფლო გოგირდმჟავას განზავებულ ხსნარში, რა პროცესი ხდება ანოდზე?

6. შეადგინეთ გალვანური უჯრედის დიაგრამა, რომელიც ეფუძნება რეაქციას, რომელიც მიმდინარეობს განტოლების მიხედვით: Ni+Pb(NO 3) 2 =Ni(NO 3) 2 +Pb

7. მანგანუმის ელექტროდს მისი მარილის ხსნარში აქვს პოტენციალი 1,2313 ვ. გამოთვალეთ Mn 2+ იონების კონცენტრაცია მოლ/ლ-ში.

ლაბორატორიული სამუშაოებისთვის გამოყოფილი დრო

ლიტერატურა

მთავარი

1. გლინკა. ᲖᲔ. ზოგადი ქიმია: სახელმძღვანელო. სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. – მ.: ინტეგრალი – პრესა, 2005. – 728გვ.

2. Korzhukov N. G. ზოგადი და არაორგანული ქიმია. – M.: MISIS;

INFRA-M, 2004. – 512 გვ.

დამატებითი

3. ფროლოვი ვ.ვ. ქიმია: სახელმძღვანელო. შემწეობა კოლეჯებისთვის. – მ.: უმაღლესი. სკოლა, 2002 წ.

4. Korovin N.V.. ზოგადი ქიმია: სახელმძღვანელო ინჟინერიისთვის. მიმართულება და განსაკუთრებული უნივერსიტეტები – მ.: უმაღლესი. სკოლა, 2002.–559 გვ.: ავად..

4. ახმატოვი ნ.ს. ზოგადი და არაორგანული ქიმია: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის. - მე-4 გამოცემა, შესწორებული - მ.: უმაღლესი. სკოლა, 2002. –743გვ.

5. გლინკა ნ.ა. ზოგადი ქიმიის დავალებები და სავარჯიშოები. – მ.: ინტეგრალი –Press, 2001. – 240გვ.

6. Metelsky A.V. ქიმია კითხვებსა და პასუხებში: საცნობარო წიგნი. – მნ.: Bel.En., 2003. – 544გვ.

გალვანური უჯრედები

გაიდლაინები

ლაბორატორიული სამუშაოების შესასრულებლად

კურსზე "ქიმია"

ტექნიკური დარგებისა და სპეციალობების სტუდენტებისთვის,

"ზოგადი და არაორგანული ქიმია"

"ქიმიური ტექნოლოგია" მიმართულების სტუდენტებისთვის

განათლების ყველა ფორმა

შემდგენელი: სინიცინა ირინა ნიკოლაევნა

ტიმოშინა ნინა მიხაილოვნა

მეცნიერთა პირველ ექსპერიმენტებში ორი ლითონის ფირფიტა ჩაყარეს კონტეინერში მჟავით: სპილენძი და თუთია. ფირფიტები დააკავშირეს გამტართან, რის შემდეგაც სპილენძის ფირფიტაზე გაზის ბუშტები გაჩნდა და თუთიის ფირფიტამ დაშლა დაიწყო. დადასტურებულია, რომ ელექტრული დენი გადის გამტარში. ეს კვლევა იტალიელმა მეცნიერმა გალვანმა დაიწყო და მისგან მიიღო სახელი გალვანური უჯრედები.

ამის შემდეგ, მეცნიერმა ვოლტამ შეიმუშავა ამ ელემენტის ცილინდრული ფორმა ვერტიკალური სვეტის სახით, მათ შორის სპილენძის, თუთიის და ქსოვილის რგოლების ნაკრები, ერთმანეთთან დაკავშირებული და მჟავით გაჟღენთილი. ვოლტის მიერ შემუშავებული ნახევარი მეტრის სიმაღლის ვერტიკალური ელემენტი აწარმოებდა ძაბვას, რომელსაც ადამიანი გრძნობდა.

გალვანური უჯრედები არის ელექტრული ენერგიის წყაროები, რომლებიც წარმოქმნიან ელექტრო დენს ელექტროლიტში ორი ლითონის ქიმიური რეაქციით. გალვანურ უჯრედებში ქიმიური ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ დენად.

მოქმედების პრინციპი

გალვანური უჯრედების მოქმედება ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ ელექტროლიტურ გარემოში ორი განსხვავებული ლითონი ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ელექტრული დენა გარე წრეში.

ასეთი ქიმიური ელემენტებიდღეს მათ ბატარეებს უწოდებენ. ბატარეის ძაბვა დამოკიდებულია გამოყენებული ლითონების ტიპზე და მასში შემავალი ელემენტების რაოდენობაზე. მთელი ბატარეის მოწყობილობა მდებარეობს ლითონის ცილინდრში. ელექტროდები არის ლითონის ბადეები, რომლებიც დაფარულია შემცირებით და ჟანგვითი აგენტით.

ბატარეებს არ შეუძლიათ დაკარგული თვისებების აღდგენა, რადგან ისინი პირდაპირ გარდაქმნიან ჟანგვის აგენტის ქიმიურ ენერგიას და აღმდგენი აგენტის ელექტრო ენერგიად. ბატარეის მუშაობის დროს ქიმიური რეაგენტები თანდათან იხარჯება და ელექტრული დენი მცირდება.

ბატარეის ნეგატიური ტერმინალი დამზადებულია თუთიისგან ან ლითიუმისგან, ის კარგავს ელექტრონებს და არის შემცირების აგენტი. კიდევ ერთი დადებითი ტერმინალი ასრულებს ჟანგვის აგენტის როლს; იგი მზადდება მაგნიუმის ოქსიდის ან ლითონის მარილებისგან. ელექტროლიტების შემადგენლობაში ნორმალური პირობებიარ გადის ელექტრულ დენს თავის შიგნით. როდესაც ელექტრული წრე იხურება, ელექტროლიტი იწყებს იონებად დაშლას, რაც იწვევს მის გარეგნობას. ელექტრო გამტარობის. ელექტროლიტი ყველაზე ხშირად შედგება მჟავას ან ნატრიუმის და კალიუმის მარილების ხსნარისგან.

მოწყობილობის ტიპები და მახასიათებლები

ბატარეები ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ელექტრონული მოწყობილობების, ინსტრუმენტების, ციფრული აღჭურვილობის კვებისათვის და იყოფა სამ ტიპად:

1. ტუტე.
2. მარილიანი.
3. ლითიუმი.

მარილის გალვანური უჯრედები

ეს ბატარეები არის მანგანუმ-თუთიაბატარეები და ყველაზე ხშირად გამოიყენება ამჟამად.

მარილის ბატარეების უპირატესობებია:

• მისაღები ელექტრული პარამეტრები მრავალი აპლიკაციისთვის.
• გამოყენების სიმარტივე.
• დაბალი ფასი წარმოების დაბალი ხარჯების გამო.
• მარტივი წარმოების ტექნოლოგია.
• იაფი და ხელმისაწვდომი ნედლეული.

დიდი ხნის განმავლობაში, ამ ტიპის ბატარეა ყველაზე პოპულარული იყო ხარისხისა და ფასის თანაფარდობის გამო. თუმცა, ბოლო წლებში, საწარმოო ქარხნები ამცირებენ გალვანური მარილის უჯრედების წარმოებას და უარს ამბობენ მათ წარმოებაზე, რადგან ელექტრომომარაგების მოთხოვნები იზრდება ელექტრონული აღჭურვილობის მწარმოებლების მიერ.

მარილის ბატარეების უარყოფითი მხარეებია:

• მოკლე შენახვის ვადა, არა უმეტეს 2 წლისა.
• თვისებების მკვეთრი ვარდნა ტემპერატურის შემცირებით.
• სიმძლავრის მკვეთრი შემცირება, როდესაც ოპერაციული დენი იზრდება თანამედროვე მომხმარებლების საოპერაციო მნიშვნელობებამდე.
• ძაბვის სწრაფი შემცირება ექსპლუატაციის დროს.

გალვანური მარილის უჯრედებმა შეიძლება გაჟონოს მათი გამონადენის ბოლოს, რაც დაკავშირებულია ელექტროლიტის გაჟონვასთან, დადებითი ელექტროდის მოცულობის გაზრდის გამო, რომელიც გამოაქვს ელექტროლიტს. დადებითი ელექტროდის აქტიური მასა შედგება მანგანუმის დიოქსიდისა და ელექტროლიტისგან. აქტიურ ნარევში დამატებული ჭვარტლი და გრაფიტი ზრდის აქტიური ნარევის ელექტროგამტარობას. მათი წილი 8-დან 20%-მდეა, რაც დამოკიდებულია ბატარეის ბრენდზე. ოქსიდიზატორის მოქმედების ვადის გასაზრდელად აქტიური ნარევი გაჯერებულია ელექტროლიტით.

უარყოფითი ელექტროდი დამზადებულია გაწმენდილი თუთიისგან, რომელიც მდგრადია კოროზიის მიმართ. იგი შეიცავს კადმიუმის ან ტყვიის მცირე ნაწილს, რომლებიც კოროზიის ინჰიბიტორებია. ადრე ამონიუმის ქლორიდი გამოიყენებოდა როგორც ელექტროლიტი ბატარეებში. იგი მონაწილეობს დენის წარმოქმნის რეაქციაში და ქმნის იონების გამტარიანობას. მაგრამ ამ ელექტროლიტმა არ აჩვენა კარგი შედეგი და იგი შეიცვალა თუთიის ქლორიდით კალციუმის ქლორიდის მინარევებით. მანგანუმის მჟავა ელემენტები უფრო მეტხანს მუშაობენ და უკეთეს შედეგს აჩვენებენ დაბალ ტემპერატურაზე.

მარილის გალვანურ უჯრედებში უარყოფითი პოლუსი არის თუთიის კორპუსი 7. დადებითი ელექტროდი 6 დამზადებულია ელექტროლიტით გაჟღენთილი აქტიური დაპრესილი მასისგან. ამ მასის ცენტრში არის ნახშირბადის ღერო 5, დამუშავებული პარაფინით, რათა შეინარჩუნოს ტენიანობა ელექტროლიტში. ჯოხის ზედა ნაწილი დაფარულია ლითონის თავსახურით. გამყოფი 4 შეიცავს სქელ ელექტროლიტს. ბატარეის მუშაობის დროს წარმოქმნილი აირები შედის გაზის კამერაში 1. ბატარეის ზედა ნაწილი დაფარულია შუასადებებით 3. მთელი გალვანური უჯრედი მოთავსებულია მუყაოს ან ფოლგისგან დამზადებულ კორპუსში 2.

ტუტე ბატარეები

ტუტე ბატარეები გასული საუკუნის შუა ხანებში გამოჩნდა. მათში მანგანუმის დიოქსიდი მოქმედებს როგორც ჟანგვის აგენტი, ხოლო თუთიის ფხვნილი მოქმედებს როგორც შემცირების აგენტი. ეს შესაძლებელს ხდის ზედაპირის ფართობის გაზრდას. კოროზიისგან დასაცავად, ადრე გამოიყენებოდა გაერთიანება. მაგრამ ვერცხლისწყლის აკრძალვის შემდეგ, გაწმენდილი თუთიის ფხვნილები გამოიყენება სხვა ლითონებისა და კოროზიის ინჰიბიტორების დამატებით.

ტუტე (ტუტე) ბატარეის ანოდის აქტიური ნივთიერება არის გაწმენდილი თუთია ფხვნილის სახით ალუმინის, ინდიუმის ან ტყვიის დამატებით. კათოდური აქტიური ნარევი შეიცავს მანგანუმის დიოქსიდს, აცეტილენის შავ ან გრაფიტს. ტუტე ბატარეების ელექტროლიტი შედგება ნატრიუმის ჰიდროქსიდის ან კალიუმის ჰიდროქსიდისგან თუთიის ოქსიდის დამატებით.

ფხვნილის ანოდს შეუძლია მნიშვნელოვნად გაზარდოს აქტიური ნარევის გამოყენება, მარილის ბატარეებისგან განსხვავებით. ტუტე ბატარეებს აქვთ მნიშვნელოვნად მაღალი სიმძლავრე, ვიდრე მარილის ბატარეები, თანაბარი საერთო ზომებით. ისინი კარგად მუშაობდნენ ცივ ამინდში.

ტუტე ელემენტების დიზაინის განსაკუთრებული მახასიათებელია თუთიის ფხვნილი, ამიტომ თუთიის შუშის ნაცვლად, პოზიტიური ტერმინალისთვის გამოიყენება ფოლადის კორპუსი. დადებითი ელექტროდის აქტიური ნარევი მდებარეობს ახლოს შიდა კედელიფოლადის საქმე. ტუტე ბატარეას აქვს უნარი მოათავსოს დადებითი ელექტროდის უფრო აქტიური ნარევი, მარილის ბატარეისგან განსხვავებით.

აქტიურ ნარევში შეჰყავთ ელექტროლიტით დასველებული ცელოფნის გამყოფი. სპილენძის უარყოფითი ელექტროდი გადის ბატარეის ცენტრში. გამყოფსა და უარყოფით დენის ტყვიას შორის დარჩენილი მოცულობა ივსება ანოდური პასტით ფხვნილი თუთიის სახით, რომელიც გაჟღენთილია სქელი ელექტროლიტით. როგორც წესი, სპეციალური თუთიის ნაერთებით გაჯერებული ტუტე გამოიყენება ელექტროლიტად. ეს შესაძლებელს ხდის თავიდან აიცილოს ტუტე მოხმარება ელემენტის მუშაობის დასაწყისში და შეამციროს კოროზია. ტუტე ბატარეების წონა უფრო მაღალია, ვიდრე მარილიანი, ფოლადის კორპუსის და აქტიური ნარევის მაღალი სიმკვრივის გამო.

ბევრ ძირითად პარამეტრში, ტუტე გალვანური უჯრედები აღემატება მარილის უჯრედებს. აქედან გამომდინარე, ამჟამად იზრდება ტუტე ბატარეების წარმოება.

ლითიუმის ბატარეები

ლითიუმის გალვანური უჯრედები გამოიყენება სხვადასხვა თანამედროვე მოწყობილობებში. ისინი ხელმისაწვდომია სხვადასხვა ზომებში და ტიპებში.

არის ლითიუმის ბატარეები და ისეთებიც, რომლებიც ძალიან განსხვავდებიან ერთმანეთისგან. ბატარეები შეიცავს მყარ ორგანულ ელექტროლიტს, სხვა ტიპის უჯრედებისგან განსხვავებით. ლითიუმის უჯრედები გამოიყენება ისეთ ადგილებში, სადაც საჭიროა საშუალო და დაბალი გამონადენის დენები და სტაბილური სამუშაო ძაბვა. ლითიუმის ბატარეის დატენვა შესაძლებელია რამდენჯერმე, მაგრამ ბატარეები არ არის განკუთვნილი ამისთვის და გამოიყენება მხოლოდ ერთხელ. მათი გახსნა ან დატენვა არ შეიძლება.

ძირითადი მოთხოვნები წარმოებისთვის

• საქმის საიმედო დალუქვა. ელექტროლიტების გაჟონვა და გარე გარემოდან სხვა ნივთიერებების შეღწევა დაუშვებელია. შებოჭილობის დარღვევა იწვევს მათ ცეცხლს, ვინაიდან ლითიუმი მეტად აქტიური ელემენტია. გალვანური უჯრედები გატეხილი ლუქებით არ არის შესაფერისი გამოსაყენებლად.
• წარმოება უნდა მოხდეს დალუქულ ოთახებში არგონის ატმოსფეროსა და ტენიანობის კონტროლით.

ლითიუმის ბატარეების ფორმა შეიძლება იყოს ცილინდრული, დისკი ან პრიზმული. ზომები პრაქტიკულად არ განსხვავდება სხვა ტიპის ბატარეებისგან.

გამოყენების არეალი

ლითიუმის გალვანურ უჯრედებს სხვა ელემენტებთან შედარებით უფრო ხანგრძლივი მომსახურების ვადა აქვთ. ფარგლები ძალიან ფართოა:

• კოსმოსური ინდუსტრია.
• საავიაციო წარმოება.
• თავდაცვის ინდუსტრია.
• საბავშვო სათამაშოები.
• სამედიცინო აღჭურვილობა.
• კომპიუტერები.
• ფოტო და ვიდეო კამერები.

უპირატესობები

• ოპერაციული ტემპერატურის ფართო დიაპაზონი.
• კომპაქტური ზომა და წონა.
• გრძელვადიანი ოპერაცია.
• სტაბილური პარამეტრები სხვადასხვა პირობებში.
• დიდი ტევადობა.