В«АрзамаськийДержавний Педагогічний Інститут ім А. П. Гайдара В»
Курсоваробота
з хімії
Тема:Гальванічні елементи
Виконав: студент 5 курсу
ЄГФ 52 гр. Б2 подгрев. Шіршін Н.В.
Прийняв: Кіндер А.П.
2008р.
План
Введення
I. Історія створення хімічних джерел струму
II. Принцип дії
III. Класифікація, будова та принципдії хімічних джерел струму
1. Гальванічний елемент
2. Електричні акумулятори
А) Лужні акумулятори
3. Паливний елемент
А) Принцип дії
Б) Принцип розділення потоків паливаі пального
В) Приклад воднево-кисневогопаливного елемента
Г) Історія досліджень в Росії
Д) Застосування паливних елементів
Е) Проблеми паливних елементів
IV. Експлуатаціяелементів і батарей
V. Регенерація гальванічнихелементів і батарей
VI. Особливості деяких видівгальванічних елементів і їх короткі характеристики
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Хімічні джерела струмув перебігу багатьох років міцно увійшли в наше життя. У побуті споживач рідкозвертає увагу на відмінності використовуваних хімічних джерелах струму. Для ньогоце батарейки і акумулятори. Зазвичай вони використовуються в пристроях таких, як кишеньковіліхтарі, іграшки, радіоприймачі або автомобілі. У тому випадку, коли споживанапотужність щодо велика (10Ач), використовуються акумулятори, в основномукислотні, а також нікель - залізні і нікель - кадмієві. Вони застосовуються в портативнихелектронних обчислювальних машинах (Laptop, Notebook, Palmtop), носяться засобахзв'язку, аварійному освітленні і пр.
В силу ряду обставинхімічні генератори електричної енергії є найбільш перспективними.Їх переваги проявляються через такі параметри, як високий коефіцієнтвиходу енергії; безшумність і нешкідливість; можливість використання в будь-яких умовах,в тому числі в космосі і під водою, в стаціонарних і переносних пристроях, натранспорті і т.д.
В останні роки такіакумулятори широко застосовують у резервних джерелах живлення ЕОМ і електромеханічнихсистемах, які нагромаджували енергію для можливих пікових навантажень і аварійногоживлення електроенергією життєво - важливих систем.
Цілі і завдання . У даній роботі мені необхіднорозібрати принцип дії гальванічних елементів, познайомитися з історієюїх створення, особливостями класифікації і пристроєм різних видівгальванічних елементів, а також застосуванням в тих чи інших видів хімічнихджерел струму в повсякденному житті і різних сферах виробництва.
I . Історія створення хімічнихджерел струму
Хімічні джерела струму (аббр. ХІТ) - пристрої, в якихенергія протікають в них хімічних реакцій безпосередньо перетворюється велектричну енергію.
Історія створення
Вольтів стовп
Перший хімічнийджерело струму був винайдений італійським вченим Алессандро Вольта в 1800 році.Це був елемент Вольта - посудину з солоною водою з опущеними в нього цинкової імідної пластинками, сполученими дротом. Потім вчений зібрав батарею зцих елементів, яка надалі була названа вольтова стовпа. Цевинахід у згодом використовували інші вчені у своїх дослідженнях.Так, наприклад, у 1802 році російський академік В. В. Петров сконструював Вольтівстовп з 2100 елементів для отримання електричної дуги. У 1836 роціанглійський хімік Джон Денієль удосконалив елемент Вольта, помістившицинковий і мідний електроди в розчин сірчаної кислоти. Ця конструкція сталаназиватися В«елементом ДаніеляВ». У 1859 році французький фізик Гастон Плантевинайшов свинцево-кислотний акумулятор. Цей тип елемента і донинівикористовується в автомобільних акумуляторах. У 1865 році французький хімік Ж.Лекланше запропонував свій гальванічний елемент (елемент Лекланше), що складавсяз цинкового стаканчика, заповненого водним розчином хлористого амонію абоінший хлористої солі, в який був поміщений агломерат з оксиду марганцю (IV)MnO2 з вугільним токоотводом. Модифікація цієї конструкції використовується до цихпір в сольових батарейках для різних побутових пристроїв. У 1890 році вНью-Йорку Конрад Губерт, іммігрант з Росії, створює перший кишеньковийелектричний ліхтарик. А вже в 1896 році компанія National Carbon приступає домасовому виробництву перших у світі сухих елементів Лекланше В«ColumbiaВ».
II . Принцип дії
Пристрій В«багдадськихбатарейок В»(200 р. до н. е..).
Основу хімічнихджерел струму складають два електроди (катод, що містить окислювач і анод,містить відновник), що контактують з електролітом. Між електродамивстановлюється різниця потенціалів - електрорушійна сила, відповіднавільної енергії окислювально-відновної реакції. Дія хімічнихджерел струму грунтується на протікання при замкнутої зовнішньої ланцюгапросторово розділених процесів: на катоді відновник окислюється,утворюються вільні електрони переходять, створюючи розрядний струм, по зовнішнійланцюга до анода, де вони беруть участь у реакції відновлення окислювача.
В сучасних хімічнихджерелах струму використовуються:
в якості відновлювача(На аноді) - свинець Pb, кадмій Cd, цинк Zn та інші метали;
в якості окислювача (накатоді) - оксид свинцю (IV) PbO2, гідроксид нікелю NiOOH, оксид марганцю (IV)MnO2 та інші;
в якості електроліту -розчини лугів, кислот або солей.
III . Класифікація, пристрій і принципдії
По можливості абонеможливості повторного використання хімічні джерела струму діляться на:
1. Гальванічнийелемент
Гальванічний елемент - хімічний джерело електричного струму, названий на честь Луїджі Гальвані.Принцип дії гальванічного елемента заснований на взаємодії двохметалів через електроліт, що приводить до виникнення в замкнутому ланцюзіелектричного струму. ЕРС гальванічного елемента залежить від матеріалуелектродів і складу електроліту. Це первинні ХІТ, які черезнезворотності що протікають в них реакцій, неможливо перезарядити.
Гальванічні елементиє джерелами електричної енергії одноразової дії. Реагенти(Окислювач і відновник) входять безпосередньо до складу гальванічногоелемента і витрачаються в процесі його роботи. Гальванічний елементхарактеризується ЕРС, напругою, потужністю, ємністю та енергією, що віддається підзовнішню ланцюг, а також сохраняемостью і екологічною безпекою.
ЕРС визначається природоюпротікають в гальванічному елементі процесів. Напруга гальванічногоелемента U завжди менше його ЕРС в силу поляризації електродів і втратопору:
U = Eе - I (r1-r2) -О”E,
де ЕЕ - ЕРС елемента; I- Сила струму в режимі роботи елемента; r1 і r2 - опір провідників I іII роду всередині гальванічного елемента; ДЕ - поляризація гальванічногоелемента, що складається з поляризацій його електродів (анода і катода).Поляризація зростає із збільшенням щільності струму (i), що визначається заформулою i = I/S, де S - площа поперечного перерізу електрода, і зростаннямопору системи.
У процесі роботигальванічного елемента його ЕРС і, відповідно, напруга поступовознижуються у зв'язку зі зменшенням концентрації реагентів і збільшеннямконцентрації продуктів окисно-відновних процесів на електродах(Згадаймо рівняння Нернста). Однак чим повільніше знижується напруга прирозряді гальванічного елемента, тим більше можливостей його застосування напрактиці. Ємністю елемента називають загальну кількість електрики Q, якегальванічний елемент здатний віддати в процесі роботи (при розрядці).Ємність визначається масою запасених в гальванічному елементі реагентів іступенем їх перетворення. При збільшенні струму розряду і зниженні температурироботи елемента, особливо нижче 00...
