Om een diagram van een galvanische cel op te stellen, is het noodzakelijk om het principe van zijn werking, structurele kenmerken te begrijpen.
Consumenten besteden zelden aandacht aan batterijen en batterijen, terwijl deze stroombronnen het meest gevraagd zijn.
Chemische stroombronnen
Wat is een galvanische cel? Het circuit is gebaseerd op een elektrolyt. Het apparaat bevat een kleine container waarin de elektrolyt zich bevindt, geadsorbeerd door het separatormateriaal. Bovendien veronderstelt het schema van twee galvanische cellen de aanwezigheid van een kathode en een anode. Hoe heet zo'n galvanische cel? Het schema dat twee metalen met elkaar verbindt, suggereert een redoxreactie.
De eenvoudigste galvanische cel
Het impliceert de aanwezigheid van twee platen of staven gemaakt van verschillende metalen, die zijn ondergedompeld in een sterke elektrolytoplossing. Tijdens de werking van deze galvanische cel wordt op de anode een oxidatieproces uitgevoerd, gekoppeld aan de terugkeer van elektronen.
Bij de kathode - herstel, vergezeld vanacceptatie van negatieve deeltjes. Er is een overdracht van elektronen via het externe circuit naar de oxidator van het reductiemiddel.
Een voorbeeld van een galvanische cel
Om elektronische circuits van galvanische cellen te maken, is het noodzakelijk om de waarde van hun standaard elektrodepotentiaal te kennen. Laten we een variant analyseren van een koper-zink galvanische cel die werkt op basis van de energie die vrijkomt bij de interactie van kopersulfaat met zink.
Deze galvanische cel, waarvan het schema hieronder wordt gegeven, wordt de Jacobi-Daniel-cel genoemd. Het bevat een koperen plaat, die is ondergedompeld in een oplossing van kopersulfaat (koperelektrode), en het bestaat ook uit een zinkplaat, die zich in een oplossing van zijn sulfaat bevindt (zinkelektrode). De oplossingen staan met elkaar in contact, maar om vermenging te voorkomen, maakt het element gebruik van een scheidingswand van poreus materiaal.
Werkingsprincipe
Hoe werkt een galvanische cel, waarvan het circuit Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu is? Tijdens de werking ervan, wanneer het elektrische circuit gesloten is, vindt het oxidatieproces van metallisch zink plaats.
Op het contactoppervlak met een zoutoplossing wordt de transformatie van atomen in Zn2+-kationen waargenomen. Het proces gaat gepaard met het vrijkomen van "vrije" elektronen, die langs het externe circuit bewegen.
De reactie die plaatsvindt op de zinkelektrode kan als volgt worden weergegeven:
Zn=Zn2+ + 2e-
Herstelmetaalkationen worden uitgevoerd op een koperelektrode. Negatieve deeltjes die hier binnenkomen vanaf de zinkelektrode combineren met koperkationen en zetten ze af in de vorm van een metaal. Dit proces is als volgt:
Cu2+ + 2e-=Cu
Als we de twee hierboven besproken reacties optellen, krijgen we een totale vergelijking die de werking van een zink-koper galvanische cel beschrijft.
Zinkelektrode fungeert als anode, koper dient als kathode. Moderne galvanische cellen en batterijen vereisen het gebruik van een enkele elektrolytoplossing, waardoor het toepassingsgebied wordt uitgebreid en hun werking comfortabeler en gemakkelijker wordt.
Rassen van galvanische cellen
De meest voorkomende zijn koolstof-zinkelementen. Ze gebruiken een passieve koolstofstroomcollector in contact met de anode, namelijk mangaanoxide (4). De elektrolyt is ammoniumchloride, aangebracht als een pasta.
Het verspreidt zich niet, dus de galvanische cel zelf wordt droog genoemd. Het kenmerk is het vermogen om te "herstellen" tijdens bedrijf, wat een positief effect heeft op de duur van hun operationele periode. Dergelijke galvanische cellen hebben lage kosten, maar een laag vermogen. Wanneer de temperatuur da alt, verminderen ze hun efficiëntie, en wanneer het stijgt, droogt het elektrolyt geleidelijk uit.
Alkalische elementen omvatten het gebruik van een alkalische oplossing, dus ze hebben nogal wattoepassingen.
In lithiumcellen werkt een actief metaal als anode, wat een positief effect heeft op de levensduur. Lithium heeft een negatieve elektrodepotentiaal, daarom hebben dergelijke elementen bij kleine afmetingen een maximale nominale spanning. Een van de nadelen van dergelijke systemen is de hoge prijs. Het openen van lithiumstroombronnen is explosief.
Conclusie
Het werkingsprincipe van elke galvanische cel is gebaseerd op redoxprocessen die plaatsvinden aan de kathode en anode. Afhankelijk van het gebruikte metaal, de gekozen elektrolytoplossing, verandert de levensduur van het element, evenals de waarde van de nominale spanning. Momenteel is er vraag naar lithium-, cadmium-galvanische cellen, die een vrij lange levensduur hebben.
