כיום, תאים אלקטרוכימיים הם אחדממקורות הזרם הכימי הנפוצים ביותר. למרות חסרונותיהם, הם משמשים באופן פעיל בהנדסת חשמל ומשתפרים כל הזמן.
עקרון הפעולה
הדוגמה הפשוטה ביותר לגלווניתהאלמנט נראה כך. שתי צלחות טובלות בצנצנת זכוכית עם תמיסה מימית של חומצה גופרית: האחת נחושת, השנייה אבץ. הם הופכים לקוטבים החיוביים והשליליים של היסוד. אם הקטבים האלה מחוברים עם מנצח, אתה מקבל את המעגל החשמלי הפשוט ביותר. בתוך התא, הזרם יזרום מלוח אבץ טעון שלילי לצלחת נחושת טעונה חיובית. במעגל החיצוני תנועת חלקיקים טעונים תתרחש בכיוון ההפוך.
בהשפעת הזרם, יוני מימן וחומצהשאריות חומצת הגופרית ינועו לכיוונים שונים. המימן ייתן את מטעניו לצלחת הנחושת, ושאריות החומצה - לאבץ. זה ישמור על המתח על פני מהדקים של האלמנט. במקביל, בועות מימן יתמקמו על פני צלחת הנחושת, מה שיחליש את פעולת התא הגלווני. המימן יוצר, יחד עם המתכת של הצלחת, מתח נוסף, שנקרא כוח הקיטוב האלקטרומוטורי. כיוון המטען של EMF זה מנוגד לכיוון המטען של EMF של התא הגלווני. הבועות עצמן יוצרות התנגדות נוספת באלמנט.
האלמנט ששקלנו הוא קלאסיקהדוגמא. במציאות, תאים גלווניים כאלה פשוט אינם בשימוש בשל הקיטוב הגבוה. כדי למנוע את התרחשותו, במהלך ייצור האלמנטים, מוכנס חומר מיוחד להרכבם הסופג אטומי מימן, שנקרא דה -פולייזר. ככלל, מדובר בתכשירים המכילים חמצן או כלור.
יתרונות וחסרונות של תאים אלקטרוכימיים מודרניים
תאים אלקטרוכימיים מודרנייםעשויים מחומרים שונים. הסוג הנפוץ והמוכר ביותר הוא תאי האבץ-פחמן המשמשים בסוללות AA. היתרונות שלהם כוללים את הזול היחסי, המינוסים - חיי מדף קצרים והספק נמוך.
אפשרות נוחה יותר היא בסיסיתתאים גלווניים. הם נקראים גם אבץ מנגן. כאן, האלקטרוליט אינו חומר יבש כגון פחם, אלא פתרון אלקליין. כאשר משוחררים, אלמנטים כאלה כמעט אינם פולטים גז, כך שניתן יהיה לאטום אותם. חיי המדף של אלמנטים כאלה גבוהים מזה של אבץ-פחמן.
תאי כספית דומים בעיצובם לבְּסִיסִי. תחמוצת כספית משמשת כאן. מקורות כוח כאלה משמשים, למשל, לציוד רפואי. היתרונות שלהם הם עמידות לטמפרטורות גבוהות (עד +50, ובדגמים מסוימים עד + 70 ˚С), מתח יציב, חוזק מכני גבוה. החיסרון הוא המאפיינים הרעילים של כספית, שבגללם יש לטפל בזהירות רבה באלמנטים השרופים ולשלוח אותם למיחזור.
חלק מהתאים משתמשים בתחמוצת כסףייצור קתודות, אך בשל העלות הגבוהה של מתכת, השימוש בהן אינו משתלם כלכלית. תאים עם אנודות ליתיום נפוצים יותר. הם נבדלים גם בעלותם הגבוהה, אך יש להם את המתח הגבוה ביותר מבין כל סוגי התאים הגלווניים הנחשבים.
סוג אחר של תאים אלקטרוכימיים הואריכוז תאים גלווניים. בהם, תהליך תנועת החלקיקים יכול להתקדם עם ובלי הובלת יונים. הסוג הראשון הוא תא שבו שתי אלקטרודות זהות טובלות בתמיסות אלקטרוליט בריכוזים שונים, המופרדות במחיצה חדירה למחצה. במרכיבים כאלה, EMF מתעורר בשל העובדה שיונים מועברים לתמיסה עם ריכוז נמוך יותר. בתאים מהסוג השני האלקטרודות עשויות מתכות שונות, והריכוז משווה עקב תהליכים כימיים המתרחשים על כל אחת מהאלקטרודות. הכוח האלקטרומוטיבי של יסודות אלה גבוה מזה של האלמנטים מהסוג הראשון.
