برای ترسیم نمودار یک سلول گالوانیکی، لازم است که اصل عمل، ویژگی های ساختاری آن را درک کنیم.
مصرف کنندگان به ندرت به باتری ها و باتری ها توجه می کنند، در حالی که این منابع انرژی بیشترین تقاضا را دارند.
منابع جریان شیمیایی
سلول گالوانیکی چیست؟ مدار آن بر پایه یک الکترولیت است. این دستگاه شامل یک ظرف کوچک است که الکترولیت در آن قرار دارد که توسط مواد جداکننده جذب می شود. علاوه بر این، طرح دو سلول گالوانیکی وجود یک کاتد و یک آند را فرض می کند. نام چنین سلول گالوانیکی چیست؟ طرحی که دو فلز را به هم پیوند می دهد، یک واکنش ردوکس را نشان می دهد.
ساده ترین سلول گالوانیکی
دلالت بر وجود دو صفحه یا میله از فلزات مختلف دارد که در محلول الکترولیت قوی غوطه ور شده اند. در طول کار این سلول گالوانیکی، یک فرآیند اکسیداسیون بر روی آند انجام می شود که با بازگشت الکترون ها همراه است.
در کاتد - ریکاوری، همراه باپذیرش ذرات منفی انتقال الکترون از طریق مدار خارجی به اکسید کننده از عامل کاهنده وجود دارد.
نمونه ای از سلول گالوانیکی
برای ساخت مدارهای الکترونیکی سلول های گالوانیکی، دانستن مقدار پتانسیل الکترودی استاندارد آنها ضروری است. بیایید یک نوع سلول گالوانیکی مس-روی را که بر اساس انرژی آزاد شده در طول برهمکنش سولفات مس با روی عمل می کند، تجزیه و تحلیل کنیم.
این سلول گالوانیکی، که طرح آن در زیر ارائه خواهد شد، سلول ژاکوبی-دانیل نام دارد. شامل یک صفحه مسی است که در محلول سولفات مس (الکترود مس) غوطه ور می شود و همچنین از یک صفحه روی تشکیل شده است که در محلول سولفات آن (الکترود روی) قرار دارد. محلول ها با یکدیگر در تماس هستند، اما برای جلوگیری از اختلاط آنها، عنصر از یک پارتیشن ساخته شده از مواد متخلخل استفاده می کند.
اصل عملیات
یک سلول گالوانیکی که مدار آن روی ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ مس است چگونه عمل می کند؟ در حین کار، هنگامی که مدار الکتریکی بسته می شود، فرآیند اکسیداسیون روی فلزی رخ می دهد.
در سطح تماس آن با محلول نمک، تبدیل اتم ها به کاتیون های Zn2+ مشاهده می شود. این فرآیند با آزاد شدن الکترون‌های "آزاد" همراه است که در طول مدار خارجی حرکت می‌کنند.
واکنش روی الکترود روی را می توان به صورت زیر نشان داد:
Zn=Zn2+ + 2e-
بازیابیکاتیون های فلزی بر روی یک الکترود مسی انجام می شود. ذرات منفی که از الکترود روی وارد اینجا می شوند با کاتیون های مس ترکیب می شوند و آنها را به شکل فلز رسوب می دهند. این فرآیند به شرح زیر است:
Cu2+ + 2e-=Cu
اگر دو واکنش مورد بحث در بالا را اضافه کنیم، یک معادله کل به دست می آید که عملکرد یک سلول گالوانیکی روی-مس را توصیف می کند.
الکترود روی به عنوان آند عمل می کند، مس به عنوان کاتد عمل می کند. سلول‌ها و باتری‌های گالوانیکی مدرن به استفاده از یک محلول الکترولیت نیاز دارند که دامنه کاربرد آنها را گسترش می‌دهد و عملکرد آنها را راحت‌تر و راحت‌تر می‌کند.
انواع سلول های گالوانیکی
رایج ترین عناصر کربن-روی هستند. آنها از یک کلکتور جریان کربن غیرفعال در تماس با آند استفاده می کنند که اکسید منگنز است (4). الکترولیت کلرید آمونیوم است که به عنوان خمیر استفاده می شود.
پخش نمی شود، بنابراین خود سلول گالوانیکی خشک نامیده می شود. ویژگی آن توانایی "بازیابی" در حین کار است که تأثیر مثبتی بر طول مدت دوره عملیاتی آنها دارد. چنین سلول های گالوانیکی هزینه کم، اما قدرت کم دارند. وقتی دما کاهش می‌یابد، کارایی خود را کاهش می‌دهند و وقتی بالا می‌رود، الکترولیت به تدریج خشک می‌شود.
عناصر قلیایی شامل استفاده از محلول قلیایی است، بنابراین آنها مقدار زیادی دارند.برنامه های کاربردی.
در سلول های لیتیومی، یک فلز فعال به عنوان آند عمل می کند که تأثیر مثبتی بر عمر مفید دارد. لیتیوم دارای پتانسیل الکترود منفی است، بنابراین، با ابعاد کوچک، چنین عناصر دارای حداکثر ولتاژ نامی هستند. از جمله معایب چنین سیستم هایی قیمت بالای آن است. باز کردن منابع انرژی لیتیوم انفجاری است.
نتیجه گیری
اصل عملکرد هر سلول گالوانیکی مبتنی بر فرآیندهای ردوکس است که در کاتد و آند رخ می دهد. بسته به فلز مورد استفاده، محلول الکترولیت انتخاب شده، عمر مفید عنصر و همچنین مقدار ولتاژ نامی تغییر می کند. در حال حاضر سلول‌های گالوانیکی لیتیوم و کادمیوم مورد تقاضا هستند که عمر مفید نسبتاً بالایی دارند.
