Сделай Сам Свою Работу на 5

Применение: электронная аппаратура, часы, портативные ЭВМ, кинокамеры, медицинские приборы, военная техника.

ПРИМЕР гальванический элемент Li / SOCl2

Схема элемента:

(-) Li | LiAlCl4 ,SOCl2 | SOCl2 (+)

Токообразующая реакция:

2SOCl2 + 4Li → S + SO2 + 4LiCl

на аноде - окисление лития:

Li – e → Li+

 

на катоде - восстанов­ление тионилхлорида SOCl2 :

2SOCl2 +4е→S + SO2 + 4Cl-

Параметры первичных элементов

Электрохимичес- кая система Раствори-тель Среднее, В напряжение Удельная Вт.ч/кг энергия Вт.ч/м3 Сохраняе-мость,годы
Zn|NH4Cl|MnO2 Zn|KOH|MnO2 Zn|KOH|O2,C Zn|KOH|AgO Li|LiClO4|MnO2 Li|LiAlCl4|SOCl2 Вода Вода Вода Вода Пропилен- Карбонат SOCl2 1,3-1,1 1,3-1,1 1,25-1,1 1,6-1,5 3,0-2,8 3,5-3,0 45 – 60 65-90 100-200 110-130 150-300 300-600 100 -130 150-210 300-500 200-300 300-600 500-1100 0,5-2,0 1.5-3.0 2-3 2-3 5-10 5-10

..…Аккумуляторы – вторичные ХИТ.

В аккумуляторах под воздействием внешнего источника тока накапливается (аккумулируется) химическая энергия (заряд аккумулятора), которая затем самопроизвольно переходит в электриче­скую (разряд аккумулятора).

…при заряде аккумулятор работает как электролизер,

…при раз­ряде - как гальванический элемент .

 

Процессы заряда-разряда аккумуляторов осуще­ствляются

Многократно.

Примеры:

Свинцовые кислотные ак­кумуляторы.

Наиболее распространены в настоящее время: - стартерные,

- стационарные.

Электролит - раствор Н24 (поэтому «кислотный»).

Электроды - свинцовые решетки с активной массой из РbSО4, разделены раствором Н24 и по­ристыми сепараторами.

(Решетки вначале за­полняются оксидом свинца, который при взаимодействии с Н24 превраща­ется в РbSО4).

Аккумуляторы соединяют в батарею, которую поме­щают в баки из эбонита или полипропилена.

Процессы на электродах:

На отрицательном электроде при работе аккумулятора протекают реакции, при которых степень окисления свинца меняется от +2 до 0 и обратно:

+2 заряд 0

РbSO4 +2е Pb + SО42-; Е0Рb/PbSО4= - 0,36 В,

Разряд

 

(-) электрод: при заряде – катод;

При разряде – анод.

На положительном электроде степень окисления свинца меняется от +2 до +4 и обратно:

 

+2 заряд +4

РbSO4 + Н2О PbО2 + SО42- + 4Н++ 2e;

разряд Е°РbО2/PbSО4 = 1,68 В.



 

(+) электрод: при заряде – анод;

При разряде – катод.

 

Суммарная реакция в аккумуляторе:

Заряд

2РbSO4 + 2Н2О Рb + PbО2 + 4Н+ + 2SО42-

Разряд

 

ЭДС аккумулятора

= разности потенциалов электродов, может быть рассчитана по уравнению:

 

 

где Е0э = Е0РbО2/РbSО4Е0РbSО4/Рb = 1,68 В - (- 0,36) В = 2,04 В.

Еэ – зависит от концентрации H2SO4, оптимум -32-39%

При заряде Uзаряда=ЕЭ + ∆E + I(R1+R2) Þ Uзаряда Э

При разряде Uразряда=ЕЭ -E - I(R1+R2) Þ Uразряда< ЕЭ

 

Достоинства свинцовых аккумуляторов:

высокий КПД (около 80 %),

● высокая ЭДС,

● относительно малое ее изменение при разряде,

● простота,

● невысокая цена.

Недос­татки свинцовых аккумуляторов:

● небольшая удельная энергия,

● саморазряд аккумулятора при хранении,

● малый срок службы (2 - 5 лет).

 

Щелочные никель-кадмиевые и никель-железные

Аккумуляторы .

 

(+) электрод содержит гидроксид никеля,

(- ) электрод - соответственно кадмий или железо.

Ионный проводник – 20-23% раствор КОН.

Суммарные реакции (в упрощенном виде):

→ разряд

2NiOOH + Cd + 2H2О↔ 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 , E0 = 1,45 В

← заряд

→ разряд

2NiOOH + Fe + 2H2O ↔ 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2 , E0 = 1,48 В

← заряд

Достоинства:

● большой срок службы,

● высокая механич.прочность.

Недостатки:

● невысокие КПД,

● невысокое напряжение,

● токсичность Cd.

Литий-ионные аккумуляторы

– разработаны в последнее время.

Отрицательный электродлитий.

Положительный электрод – на базе оксидов ванадия,

Никеля, кобальта, марганца.

Неводный раствор электролита: пропиленкарбонат,

Этиленкарбонат, диэтилкарбонат

 

На электродах происходит интеркалация - внедрение в

кристаллическую решетку (соответственно, в оксиды и графит) ионов лития:

разряд

На (- ) электроде: LixC ↔ xLi+ + C + xe

← заряд

разряд

На (+) электроде: xLi+ + MOn+ xe ↔ LixMOn

← заряд

Суммарно: LixC + MOn↔ C + LixMOn

Достоинства: высокая удельная энергия.

Недостаток: работают пока на малых токах (электронная, слаботочная аппаратура).

Параметры аккумуляторов

Электрохимичес- кая система Среднее, В напряжение Удельная Вт.ч/кг энергия Вт.ч/м3 КПД, % Наработка, циклы
Pb|H2SO4|PbO2 Cd|KOH|NiOOH Fe|KOH|NiOOH Zn|KOH|NiOOH MHx|KOH|NiOOH LixC|LiAsF6,ЭК+ДЭК |LixCoO2 ЭК – этиленкарбонат ДЭК - диэтилкарбонат 2,0-1,8 1,24-1,2 1,3-1,2 1,6-1,5 1,26-1,2 3,0-2,5 10 –35 10-38 20-35 50-70 40-70 80-120 20-75 40-80 40-75 100-150 60-120 160-200 70-80 55-65 50-55 70-75 60-70 60-70 300-1000 500-2500 500-2500 200-300 до 500 до 500

 

 

…Топливные элементы.

В топлив­ных элементах (ТЭ) окислитель и восстановитель хранятся вне элемента,

в процессе ра­боты подаются к электродам.

Þ топливный элемент может ра­ботать длительное время.

На электродах

Химическая энергия .

восстановителя (топлива) Þ в электрическую энергию.

и окисли­теля .

 

Восстановители (топливо), жидкие или газо­образные, - водород, метанол, метан, в последние годы некоторые другие восстановители, например боргидрид натрия.

Окислители - обычно кислород воздуха.



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.