1. Электрохимиялық технологиялардың қолданылатын салаларына мысал келтіріңіздер

Химиялық ток көздерінің түрлері. Аккумуляторлар мен олардың ерекшеліктерін сипаттап, салыстырулар жасаңыз

жүктеу/скачать 426,85 Kb. бет 26/39 Дата 09.07.2020 өлшемі 426,85 Kb. #74994

27. Химиялық ток көздерінің түрлері. Аккумуляторлар мен олардың ерекшеліктерін сипаттап, салыстырулар жасаңыз. Химиялық реакция арқылы жұмыс істейтін ток көзін химиялық ток көзі деп атаймыз. Химиялық ток көздері түрлері қолданылуына байланысты: Гальваникалық элементтер ((1 дәрежелі ХТК) өтетін үдерістердің қайтымсызды ғына байланысты олар зарядталмайды ), Аккумуляторлар ((2 дәрежелі ХТК) сыртқы ток көзімен зарядталу мүмкіндігіне ие, немесе зарядталатын ХТК ), Отын элементтері ((электрохимиялық генераторлар) мұндай ХТК де электрохимиялық реакцияға түсетін заттар сырттай беріліп, ал өнімдер шығарылып үздіксіз шығарылып тұрады). Гальваникалық элементтердің түрлерінің көптігіне қарамастан, олар практикада кең дәрежеде қолданысқа ие бола алмады. Негізгі себеп, олардың жұмыс жасау ұзақтығы тек электродтық материал мен электролиттің сарқылуымен шектелетіндігінде. Екіншіден - оладың (ГЭ) электрлі сыйымдылықтары өте аз болатындығымен түсіндіріледі. Бұл кемшіліктер аккумуляторларда орын алмайды. Аккумулятор – бұл химиялық энергия сақтағыш құрал, немесе электр энергиясына айналдырғыш қондырғы деп атаймыз. "Аккумулятор" сөзі латынның "жинағыш" деген мағынаны білдіретін "accumulator" сөзінен шыққан. Техникада оны энергияны алдыңғы уақытта қолдану үшін жинайтын қондырғыны айтады. Аккумуляторлар тек қана электрлі ғана болмайды. Аккумулятордың қарапайым түріне механикалық энергияны жинайтын немесе ауыр маховик жинайтын, үлкен шамаға дейінгі оралымдармен оралған, кинетикалық энергиялардың қорын жинайтын қысылған немесе созылған пружиналарды айтады. Аккумуляторлар, электрохимиялық жүйеден дербес келесі анықтамалар негізінде ерекшеленеді: кернеу, электр сыйымдылығы, ішкі кедергісі, өздігінше разрядталу тогы, және де жұмыс жасау ұзақтығымен. Аккумулятор сыйымдылығы дегеніміз – толық зарядталған аккумулятордың сақтай алатын электр энергиясының мөлшері. Аккумулятор сыйымдылығы – оның негізгі параметрі, немесе оның мәні жоғары болған сайын аккумулятордың келесі зарядталуға дейінгі жұмыс жасау мезгілі де көп болады. Сыйымдылық өлшемі (мА•сағ). Сыйымдылықтың белгіленген мәні аккумулятор этикеткасында заттаңба болып келтіріледі. Практикада аккумулятордың реалды сыйымдылығы, әдетте белгіленген мәннің 80% бен 110% ын құрайды. Қорғасын аккумуляторы құрылымына келсек, аккумулятор сыйымдылығы оның жұмыс жасау барысында өзгеріске ұшырайды (әдетте азаяды), сонымен қатар келесі факторларға байланысты сипатталады: эксплуатациялану мен пайдаланылу технологиялары, эксплуатациялану мерзімі мен пайдалану жағдайы, қолданылылған зарятау құралдары және басқа факторлар. Қорғасын аккумуляторындағы басты реагенттер болып қорғасын қостотығы (PbO2) мен қорғасын (Pb) және электролит ретінде күкірт қышқылы (Н2SO4) қолданылады. Сол себепті олар қорғасын – қышқылды аккумуляторлар деп аталады. Корпус (сырты);оң зарядталған пластина РbO2 ; Теріс зарядталған пластина (кеуекті) Pb. Разрядталу барысында пластиналар қорғасын сульфатымен қапталса, зарядталу кезінде оның еритіндігі орын алады. Сепаратордың мақсаты пластиналардың өзара түйіспеуін қамтамасыз етумен қатар жаңаланған электролитті электродтарға жеткізу болып саналады. Электролит – энергия көзі болумен қатар электродтарда өтетін процестерге катализатор ретінде қолданысқа ие. Ток клеммалары – аккумуляторлардан алынатын пайдалы электр күшін жалғаумен қатар , оны зарядтау үшін қажет. Электролит пен қос электродтан Pb, PbO2 тұратын жүйе, гальваникалық элементті құрап, электрлі қозғаушы күштің көзі (ЭҚК) болып табылады. Гальваникалық элементтің жұмыс жасау барысында оның электрлі сыйымдылығы (Q) келесі теңдеумен өрнектеледі: Q = Iр⋅tр; Q – гальваникалық элемент сыйымдылығы, Iр – разрядталу тогы (А), tр – разрядталу уақыты, сағ. Қолданыстағы аккумуляторларда электродтар ретінде арнайы конструкциялы – көбінесе, торлы пластиналар орын алады. Қорғасын аккумуляторында электродтар негізін қорғасын мен сурьма (механикалық беріктілігін жоғарылатады) қорытпасынан жасалынады. Торлы пластиналар әлсіз күкірт қышқылымен араластырылу негізінде даярланған паста түріндегі - ұнтақталған қорғасын оксидтерімен толтырылады. Оң пластиналар үшін қорғасын суригі (Pb2PbO4) қолданылса, ал теріс зарядты пластиналар негізінде қорғасын глеті (PbO) қолданылады. Осылайша даярланған электродтық материалдар кептірілгеннен кейін жоғары дәрежелі кеуектілікке ие болып, аккумулятордың үлкен сыйымдылығын қамтамасыз етеді. Кептірілген пластиналар ұзақ мерзімді зарядталудан өткізіледі (формовка). Формовкадан өткеннен кейін қорғасын суригі қорғасынның қос тотығына өтсе PbO2, ал қорғасын глеті таза қорғасынға айналады. Бұл процесс, әрине зарядталу барысында орын алады. Осындай технология негізінде алынған пластиналарды разрядтап, не болмаса сол зарядталған (құрғақ зарядталған) күйінде сақтауға қалдырады. Келесі технологиялық процесс, әрине аккумуляторларды блокқа жинау үдерісі. Теріс пластинадағы (Pb) разрядталу кезінде келесі электрохимиялық реакцияның өтуі орын алады: Pb + SO42– → PbSO4 + 2е, ал оң зарядталған пластинада (PbO2) PbO2 + 2e + 4H+ + SO42– → PbSO4 + 2H2O. Жалпы разрядталу реакциясы: PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O. Никель - кадмилі аккумуляторларына келсек, никель-кадмий (Ni-Cd) аккумуляторлары реагенттері никель гидрооксиді мен кадмий және электролит ретінде қолданылатын КОН ертіндісі. Осы себепті оларды сілтілі аккумулятолар деп атайды. (Ni-Cd) аккумуляторлары негізінен үш түрге бөлінеді: герметикалы (ламельді аккумуляторлар), пісірілген (ламельденбеген) және герметикаланған. Көбірек қолданыстағы – арзандығы, жоғары разрядты сипатымен, мықтылығымен қоса жоғары дәрежелі ресурсымен, үлкен меншікті энергиясымен ерекшеленетін ламельді (Ni-Cd) аккумуляторлар. (Ni-Cd) аккумуляторларында катод ретінде графит ұнтағымен аралас (шамамен 5-8%), Ni(OH)2 қолданылса анод болып Cd(OH)2 немесе кадмий Cd (ұнтақ күйде) орын алады. (Ni-Cd) аккумуляторларының ЭҚК– сы шамамен 1,37 В, ал меншікті энергиясы 45–65 Вт·ч/кг аралығында. Аккумулятордың конструкциясы, жұмыс жасау режимі мен қолданыстағы материалдардың тазалығына сәйкес олардың эксплуатациялану мерзімі 100 ден 900 заряд-разряд циклы аралығында болады. Заманауи (Ni-Cd) ламельді өндірістік аккумуляторлардың жұмыс жасау ұзақтығы 20–25 жыл шамасында. Марганец - мырышты ток ток көздері не келсек, марганец-мырышты элемент, немесе элемент Лекланше - ол бірінші дәрежелі ХТК – не жатады. Катод ретінде графитпен араласқан MnO2(пиролюзит, шамамен 9,5% электролит – аммоний хлориді NH4Cl, анод- Zn қолданыладыЭлемент Лекланше көбінесе тасымалды қүралдарда қолданылады. Электролит ретінде крахмал араласқан құрғақ заттар қолданылады. Периодты зарядтай отырып, аккумляторларды бірнеше қайтара пайдалануға болады. Кез келген ток көзінде екі үйек болады — (+) оң және (–) теріс. Арнайы ертіндіге батырылған ток көзінің ішінде өтетін химиялық реакцияның әсерінен шартты түрде өткізгіштерде (электродтарда) үйектер әр түрлі зарядтармен белгіленген. Егер өткізгіштер арқылы ток көзіне қандай да бір электр энергиясын тұтынушы құрылғыны жалғаса, ток көзінің электр өрісінің әсерінен олардан ток өтеді. Ток көзімен өзара жалғасқан өткізгіштер және электр энергиясын тұтынушылар (шамдар, электр пеші, электр- және радиоқондырғылар) электр тізбегін құрайды. Тізбекте тұрақты ток (яғни, уақыт өтуіне байланысты өзгермейтін ток) жүруі үшін тізбек тұйықталған болуы керек. Егер де тізбек үзілсе, онда оның бойымен ток жүрмейді. Тізбектегі токты ажыратып және қосатын батырма, ажыратып-қосқыш, кілт және басқа құрылғылар жұмысы осыған негізделген. жүктеу/скачать 426,85 Kb. Достарыңызбен бөлісу: