Химические 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 | Состоя-  | Электрохи-  | Разряд- | Удельная  | Удельная мощность, | Другие | | тока  | ние разра-  | мическая | ное напря- | энергия,  | вт/кг | показатели  | | | ботки* | система | жение, в | вт·ч/кг  |---------------------------------------| | | | | | | | Номи- | Макси- | | | | | | | | нальная | мальная  | | | | | | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Гальванические элементы  | Сохранность, | |  | годы | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Марганцевые | А | (+) MnO2 | NH4  | 1,5-1,0 | 20-60 | 2-5 | 20 | 1-3 | | солевые | | Cl, ZnCl2 | | | | | | | | | | Zn(-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Марганцевые | А | (+)MnO2| KOH | 1,5-1,1 | 60-90 | 5  | 20 | 1-3 | | щелочные  | | | Nn(-)  | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Ртутно-цинковые | А | (+)HgO | KOH  | 1,3-1,1 | 110-120 | 2-5 | 10 | 3-5 | | | | | Zn | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Литиевые | Б | (+) (C) | SOCl2,  | 3,2-2,6 | 300-450 | 10-20 | 50 | 1-5 | | неводные | | LiAlCl4 | Li(-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Аккумуляторы | Срок службы,  | |  | циклы | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Свинцовые | А | (+)PbO2 | | 2,0-1,8 | 25-40 | 4  | 100 | 300 | | кислотные | | H2SO4 | Pb(-)    | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Кадмиево- и | А | (+)NiOOH | | 1,3-1,0 | 25-35 | 4  | 100 | 2000 | | железо- | | KOH | Cd,  | | | | | | | никелевые | | Fe(-)  | | | | | | | щелочные  | | | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Серебряно- | А | (+)Ag2O AgO | | 1,7-1,4 | 100-120 | 10-30 | 600 | 100 | | цинковые | | KOH | Zn(-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Никель- | Б | (+)NiOOH | | 1,6-1,4 | 60 | 5-10 | 200 | 100-300 | | цинковые | | KOH | Zn(-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Никель- | Б | (+)NiOOH | | 1,3-1,1 | 60 | 10 | 40 | 1000 | | водородные  | | KOH |  | | | | | | | | | H2(Ni) (-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Цинк-воздушные | В | (+)O2(C) |  | 1,2-1,0 | 100 | 5  | 20 | (100) | | | | KOH | Zn(-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Серно- | В | (+)SnaO• | 2,0-1,8 | 200 | 50 | 200 | (1000) | | натриевые | | 9Al2O3| Na(-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Топливные элементы | Ресурс | |  | работы, ч | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Водородно- | Б | (+)O2(C,Ag) |  | 0,9-0,8 | — | — | 30-60 | 1000-5000 | | кислородные | | KOH |  | | | | | | | | | H2(Ni)(-) | | | | | | |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | Гидразино- | Б | (+)O2(C,Ag) |  | 0,9-0,8 | — | — | 30-60 | 1000-2000 | | кислородные | | KOH | N2H4(Ni)(- | | | | | | | | | ) | | | | | | -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- * 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..