Aujourd'hui, les piles électrochimiques sont unprovenant des sources de courant chimiques les plus courantes. Malgré leurs défauts, ils sont activement utilisés en génie électrique et sont constamment améliorés.
Principe de fonctionnement
L'exemple le plus simple d'un galvaniqueélément ressemble à ceci. Deux plaques sont plongées dans un bocal en verre avec une solution aqueuse d'acide sulfurique : l'une est en cuivre, la seconde est en zinc. Ils deviennent les pôles positif et négatif de l'élément. Si ces pôles sont connectés à un conducteur, vous obtenez le circuit électrique le plus simple. À l'intérieur de la cellule, le courant passera d'une plaque de zinc chargée négativement à une plaque de cuivre chargée positivement. Dans le circuit externe, le mouvement des particules chargées se produira dans la direction opposée.
Sous l'influence du courant, les ions d'hydrogène et d'acidele résidu d'acide sulfurique se déplacera dans différentes directions. L'hydrogène donnera ses charges à la plaque de cuivre, et le résidu acide - au zinc. Cela maintiendra la tension aux bornes de l'élément. Dans le même temps, des bulles d'hydrogène vont se déposer à la surface de la plaque de cuivre, ce qui affaiblira l'action de la cellule galvanique. L'hydrogène crée, avec le métal de la plaque, une tension supplémentaire, appelée force électromotrice de polarisation. La direction de la charge de cette CEM est opposée à la direction de la charge de la CEM de la cellule galvanique. Les bulles elles-mêmes créent une résistance supplémentaire dans l'élément.
L'élément que nous avons considéré est un classiqueExemple. En réalité, de telles cellules galvaniques ne sont tout simplement pas utilisées en raison de la forte polarisation. Pour éviter que cela ne se produise, lors de la fabrication des éléments, une substance spéciale est introduite dans leur composition qui absorbe les atomes d'hydrogène, ce qu'on appelle un dépolariseur. En règle générale, ce sont des préparations contenant de l'oxygène ou du chlore.
Avantages et inconvénients des cellules électrochimiques modernes
Cellules électrochimiques modernessont fabriqués à partir de différents matériaux. Le type le plus courant et le plus connu est celui des piles zinc-carbone utilisées dans les piles AA. Leurs avantages incluent le bon marché relatif, les inconvénients - une courte durée de conservation et une faible puissance.
Une option plus pratique est alcalinecellules galvaniques. Ils sont aussi appelés manganèse-zinc. Ici, l'électrolyte n'est pas une substance sèche comme le charbon, mais une solution alcaline. Lorsqu'ils sont déchargés, ces éléments n'émettent pratiquement pas de gaz, de sorte qu'ils peuvent être rendus étanches. La durée de conservation de ces éléments est supérieure à celle du zinc-carbone.
Les cellules au mercure sont de conception similaire àalcalin. L'oxyde de mercure est utilisé ici. De telles sources d'énergie sont utilisées, par exemple, pour des équipements médicaux. Leurs avantages sont la résistance aux températures élevées (jusqu'à +50, et dans certains modèles jusqu'à + 70 ˚С), une tension stable, une résistance mécanique élevée. L'inconvénient réside dans les propriétés toxiques du mercure, en raison desquelles les éléments usés doivent être manipulés très soigneusement et envoyés au recyclage.
Certaines cellules utilisent de l'oxyde d'argent pourfabrication de cathodes, mais en raison du coût élevé du métal, leur utilisation est économiquement non rentable. Les piles avec des anodes au lithium sont plus courantes. Ils se distinguent également par leur coût élevé, mais ils ont la tension la plus élevée parmi tous les types de cellules galvaniques considérés.
Un autre type de cellules électrochimiques estconcentration de cellules galvaniques. En eux, le processus de mouvement des particules peut se dérouler avec et sans transport d'ions. Le premier type est une cellule dans laquelle deux électrodes identiques sont plongées dans des solutions électrolytiques de concentrations différentes, séparées par une cloison semi-perméable. Dans de tels éléments, les CEM sont dus au fait que les ions sont transférés dans une solution avec une concentration plus faible. Dans les cellules du deuxième type, les électrodes sont constituées de métaux différents et la concentration est égalisée en raison des processus chimiques qui se produisent sur chacune des électrodes. La force électromotrice de ces éléments est supérieure à celle des éléments du premier type.
