18.8
Аккумуляторы это гальванические элементы, используемые в качестве переносных источников электроэнергии. Они подразделяются на первичные или неперезаряжаемые и вторичные или перезаряжаемые батареи. Обычный первичный аккумулятор это сухой элемент.
Он содержит цинковый корпус в качестве анода и графитовый катод, погруженный во влажную кислую электролитную пасту из оксида марганца и хлорида аммония. Цинк окисляется до хлорида цинка, а оксид марганца восстанавливается до твердого оксида марганца генерируя потенциал 1, 5 вольта. При работе электроды разряжаются, что делает сухие аккумуляторы одноразовыми.
Щелочные аккумуляторы аналогичны, но в них используется щелочной электролит, увеличивающий срок их хранения и срок службы. Свинцово-кислотные аккумуляторы это вторичные аккумуляторы, которые преимущественно используются в автомобилях. Обычно они имеют шесть последовательно соединенных электрохимических ячеек, генерирующих общий потенциал 12 вольт.
Каждая ячейка имеет свинцовый анод и катод из оксида свинца, погруженные в серную кислоту. Во время разряда в окислительно-восстановительные реакциях образуется твердый сульфат свинца на обоих электродах, который снова преобразуется во время зарядки с помощью внешнего источника питания. Никель-кадмиевые аккумуляторы содержат катод из оксигидроксида никеля, анод из кадмия и электролит гидроксид калия.
При работе анод окисляется до твердого гидроксида кадмия, а катод восстанавливается до твердого гидроксида никеля, создавая потенциал ячейки 1, 3 вольта. Однако токсичность кадмия заставляет заменять никель-кадмиевые аккумуляторы экологически чистыми никель-металлогидридными аккумуляторами. Здесь катод остался прежним, а анодом выполнен из сплава, поглощающего водород.
Анодная реакция включает образование воды из водорода. Литий-ионные аккумуляторы новейшие аккумуляторы. Легкий металлический литий делает эти аккумуляторы портативными и дает высокую плотность энергии.
Литий-ионный аккумулятор содержит анод из литиированного графита и катод из оксида лития-переходного металла. При зарядке переходный металл окисляется, а ионы лития внедряются между слоями графита анода. После разряда ионы лития текут от анода к катоду, создавая потенциал 3, 7 вольта.
Наконец, топливные элементы представляют собой гальванические элементы, которым для производства энергии требуется постоянная внешняя подача окислительно-восстановительных реагентов. Типичный водородный топливный элемент использует водород и кислород из воздуха для генерации тока с выделением воды. Графитовые электроды содержат катализаторы на основе платины для ускорения окислительно-восстановительной реакции.
Аккумуляторная батарея представляет собой гальваническую ячейку, которая используется в качестве источника электропитания для определенных областей пр…
© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.