Химические источники тока
Хими́ческие источники тока
Устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счёт прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые Х. и. т. созданы в 19 в. (Вольтов столб, 1800; элемент Даниела — Якоби, 1836; Лекланше элемент, 1865, и др.). До 60-х гг. 19 в. Х. и. т. были единственными источниками электроэнергии для питания электрических приборов и для лабораторных исследований. Основу Х. и. т. составляют два электрода (один — содержащий окислитель, другой — восстановитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — Электродвижущая сила (эдс), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие Х. и. т. основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на отрицательном электроде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи (создавая разрядный ток) к положительному электроду, где участвуют в реакции восстановления окислителя.
В зависимости от эксплуатационных особенностей и от электрохимической системы (совокупности реагентов и электролита) Х. и. т. делятся на гальванические элементы (обычно называются просто элементами), которые, как правило, после израсходования реагентов (после разрядки) становятся неработоспособными, и Аккумуляторы, в которых реагенты регенерируются при зарядке — пропускании тока от внешнего источника (см. Зарядное устройство). Такое деление условно, т.к. некоторые элементы могут быть частично заряжены. К важным и перспективным Х. и. т. относятся топливные элементы (См. Топливный элемент) (электрохимические генераторы (См. Электрохимический генератор)), способные длительно непрерывно работать за счёт постоянного подвода к электродам новых порций реагентов и отвода продуктов реакции. Конструкция резервных химических источников тока (См. Резервный химический источник тока) позволяет сохранять их в неактивном состоянии 10—15 лет (см. также Источники тока).
С начала 20 в. производство Х. и. т. непрерывно расширяется в связи с развитием автомобильного транспорта, электротехники, растущим использованием радиоэлектронной и др. аппаратуры с автономным питанием. Промышленность выпускает Х. и. т., в которых преимущественно используются окислители PbO2, NiOOH, MnO2 и др., восстановителями служат Pb, Cd. Zn и др. металлы, а электролитами — водные растворы щелочей, кислот или солей (см., например, Свинцовый аккумулятор).
Основные характеристики ряда Х. и. т. приведены в табл. Лучшие характеристики имеют разрабатываемые Х. и. т. на основе более активных электрохимических систем. Так, в неводных электролитах (органических растворителях, расплавах солей или твёрдых соединениях с ионной проводимостью) в качестве восстановителей можно применять щелочные металлы (см. также Расплавные источники тока). Топливные элементы позволяют использовать энергоёмкие жидкие или газообразные реагенты.
Лит.: Дасоян М. А., Химические источники тока, 2 изд., Л., 1969: Романов В. В., Хашев Ю. М., Химические источники тока, М., 1968; Орлов В. А., Малогабаритные источники тока, 2 изд., М., 1970; Вайнел Д. В., Аккумуляторные батареи, пер. с англ., 4 изд., М. — Л., 1960; The Primary Battery, ed. G. W. Heise, N. C. Cahoon, v. 1, N. Y. — L., 1971.
В. С. Багоцкий.
Характеристики химических источников тока
| Тип источника тока | Состоя- ние разра- ботки* | Электрохи- мическая система | Разряд- ное напря- жение, в | Удельная энергия, вт·ч/кг | Удельная мощность, вт/кг | Другие показатели | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номи- нальная | Макси- мальная | |||||||
| Гальванические элементы | Сохранность, годы | |||||||
| Марганцевые солевые | А | (+) MnO2 Cl, ZnCl2 | NH4 Zn(-) | 1,5-1,0 | 20-60 | 2-5 | 20 | 1-3 |
| Марганцевые щелочные | А | (+)MnO2 | KOH Nn(-) | 1,5-1,1 | 60-90 | 5 | 20 | 1-3 |
| Ртутно-цинковые | А | (+)HgO | KOH Zn | 1,3-1,1 | 110-120 | 2-5 | 10 | 3-5 |
| Литиевые неводные | Б | (+) (C) LiAlCl4 | SOCl2, Li(-) | 3,2-2,6 | 300-450 | 10-20 | 50 | 1-5 |
| Аккумуляторы | Срок службы, циклы | |||||||
| Свинцовые кислотные | А | (+)PbO2 H2SO4 | Pb(-) | 2,0-1,8 | 25-40 | 4 | 100 | 300 |
| Кадмиево- и железо- никелевые щелочные | А | (+)NiOOH KOH Fe(-) | Cd, | 1,3-1,0 | 25-35 | 4 | 100 | 2000 |
| Серебряно- цинковые | А | (+)Ag2O AgO KOH | Zn(-) | 1,7-1,4 | 100-120 | 10-30 | 600 | 100 |
| Никель- цинковые | Б | (+)NiOOH KOH | Zn(-) | 1,6-1,4 | 60 | 5-10 | 200 | 100-300 |
| Никель- водородные | Б | (+)NiOOH KOH H2(Ni) (-) | 1,3-1,1 | 60 | 10 | 40 | 1000 | |
| Цинк-воздушные | В | (+)O2(C) KOH | Zn(-) | 1,2-1,0 | 100 | 5 | 20 | (100) |
| Серно- натриевые | В | (+)SnaO• 9Al2O3 | 2,0-1,8 Na(-) | 200 | 50 | 200 | (1000) | |
| Топливные элементы | Ресурс работы, ч | |||||||
| Водородно- кислородные | Б | (+)O2(C,Ag) KOH H2(Ni)(-) | 0,9-0,8 | — | — | 30-60 | 1000-5000 | |
| Гидразино- кислородные | Б | (+)O2(C,Ag) KOH ) | N2H4(Ni)(- | 0,9-0,8 | — | — | 30-60 | 1000-2000 |
* A — серийное производство, Б — опытное производство, В — в стадии разработки (характеристики ожидаемые).
Примечание. Характеристики (особенно удельная мощность) ориентировочные, так как данные разных фирм и разных авторов не совпадают.
Значения в других словарях
- химические источники тока — Устройства, вырабатывающие электрический ток за счёт энергии окислительно-восстановительных реакций химических реагентов. Химические источники тока обычно подразделяют на первичные, вторичные и резервные... Техника. Современная энциклопедия
- химические источники тока — ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА устройства, вырабатывающие электрич. энергию за счет прямого преобразования энергии окислит.-восстановит. ("токообразующей") реакции. Основу Х. и. Химическая энциклопедия
