Um ein Diagramm einer galvanischen Zelle zu erstellen, ist es notwendig, das Prinzip ihrer Wirkung und ihre strukturellen Merkmale zu verstehen.
Verbraucher achten selten auf Batterien und Akkus, obwohl diese Energiequellen am gefragtesten sind.
Chemische Stromquellen
Was ist eine galvanische Zelle? Sein Kreislauf basiert auf einem Elektrolyten. Die Vorrichtung umfasst einen kleinen Behälter, in dem sich der Elektrolyt befindet, adsorbiert durch das Separatormaterial. Außerdem setzt das Schema zweier galvanischer Zellen das Vorhandensein einer Kathode und einer Anode voraus. Wie heißt eine solche galvanische Zelle? Das Schema, das zwei Metalle miteinander verbindet, legt eine Redoxreaktion nahe.
Die einfachste galvanische Zelle
Es impliziert das Vorhandensein von zwei Platten oder Stäben aus unterschiedlichen Metallen, die in eine starke Elektrolytlösung getaucht sind. Beim Betrieb dieser galvanischen Zelle findet an der Anode ein Oxidationsprozess statt, verbunden mit der Rückführung von Elektronen.
An der Kathode - Erholung, begleitet vonAkzeptanz negativer Teilchen. Es findet ein Elektronentransfer vom Reduktionsmittel durch den äußeren Stromkreis zum Oxidationsmittel statt.
Beispiel einer galvanischen Zelle
Um elektronische Sch altungen aus galvanischen Zellen herzustellen, ist es notwendig, den Wert ihres Standardelektrodenpotentials zu kennen. Analysieren wir eine Variante einer galvanischen Kupfer-Zink-Zelle, die auf der Grundlage der Energie arbeitet, die bei der Wechselwirkung von Kupfersulfat mit Zink freigesetzt wird.
Diese galvanische Zelle, deren Schema unten angegeben wird, heißt Jacobi-Daniel-Zelle. Es besteht aus einer Kupferplatte, die in eine Lösung aus Kupfersulfat getaucht wird (Kupferelektrode), und aus einer Zinkplatte, die sich in einer Lösung ihres Sulfats befindet (Zinkelektrode). Die Lösungen stehen miteinander in Kontakt, aber um ihre Vermischung zu verhindern, verwendet das Element eine Trennwand aus porösem Material.
Funktionsprinzip
Wie funktioniert eine galvanische Zelle, deren Sch altkreis Zn ½ ZnSO4 ½½ CuSO4 ½ Cu ist? Während des Betriebs, wenn der Stromkreis geschlossen ist, findet der Prozess der Oxidation von metallischem Zink statt.
Auf seiner Kontaktfläche mit einer Salzlösung wird die Umwandlung von Atomen in Zn2+-Kationen beobachtet. Begleitet wird der Vorgang von der Freisetzung „freier“Elektronen, die sich entlang des äußeren Stromkreises bewegen.
Die an der Zinkelektrode ablaufende Reaktion lässt sich wie folgt darstellen:
Zn=Zn2+ + 2e-
WiederherstellungMetallkationen erfolgt an einer Kupferelektrode. Negative Teilchen, die hier von der Zinkelektrode eintreten, verbinden sich mit Kupferkationen und lagern sie in Form eines Metalls ab. Dieser Prozess ist wie folgt:
Cu2+ + 2e-=Cu
Wenn wir die beiden oben diskutierten Reaktionen addieren, erh alten wir eine Gesamtgleichung, die den Betrieb einer galvanischen Zink-Kupfer-Zelle beschreibt.
Zinkelektrode fungiert als Anode, Kupfer dient als Kathode. Moderne galvanische Zellen und Batterien erfordern die Verwendung einer einzigen Elektrolytlösung, was ihren Anwendungsbereich erweitert und ihren Betrieb komfortabler und bequemer macht.
Varietäten galvanischer Zellen
Am häufigsten sind Kohlenstoff-Zink-Elemente. Sie verwenden einen passiven Kohlestromkollektor in Kontakt mit der Anode, die Manganoxid ist (4). Der Elektrolyt ist Ammoniumchlorid, aufgetragen als Paste.
Es breitet sich nicht aus, daher wird die galvanische Zelle selbst als trocken bezeichnet. Ihr Merkmal ist die Fähigkeit, sich während des Betriebs zu „erholen“, was sich positiv auf die Dauer ihrer Betriebszeit auswirkt. Solche galvanischen Zellen haben niedrige Kosten, aber eine geringe Leistung. Wenn die Temperatur sinkt, verringern sie ihre Effizienz, und wenn sie steigt, trocknet der Elektrolyt allmählich aus.
Alkalische Elemente beinh alten die Verwendung einer Alkalilösung, also haben sie ziemlich vielAnwendungen.
Bei Lithiumzellen wirkt ein aktives Metall als Anode, was sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt. Lithium hat ein negatives Elektrodenpotential, daher haben solche Elemente bei kleinen Abmessungen eine maximale Nennspannung. Zu den Nachteilen solcher Systeme gehört der hohe Preis. Das Öffnen von Lithium-Stromquellen ist explosiv.
Schlussfolgerung
Das Funktionsprinzip jeder galvanischen Zelle beruht auf Redoxprozessen, die an Kathode und Anode ablaufen. Je nach verwendetem Metall, gewählter Elektrolytlösung ändert sich die Lebensdauer des Elementes, sowie der Wert der Nennspannung. Derzeit sind galvanische Lithium-Cadmium-Zellen gefragt, die eine ziemlich lange Lebensdauer haben.
