10. Първични химични източници на електрична енергия галванични и горивни елементи. Процеси.

В зависимост от природата на токообразуващите реакции химичните източници се делят на 3 групи.

1. Първични хим.източници на ток или галванични елементи при тях реакциите протичат електрохимично, необратимо и за това се използват еднократно.

2. Вторични акумулатори използва се еднократно.

3. Горивни елементи те са първични хим.източници

Галванични елементи:

Разглеждаме токообразуващата реакция на класическия галваничен елемент на Даниел-Якоби

Z+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu

При свързването на електрода с проводник, започва насочено движение на електрони от Zn към Cu, в резултата на паралелно протичане на две електродни реакции.

Анод-цинк (Zn=Zn²⁺+2e) окисление

Катод-мед (Cu²⁺+2e=Cu) отлагане на мед редукция

Това е обратим галваничен елемент, тъй като са изпълнени двете условия:

1. М/у двата електрода възниква потенциална разлика, определяща ЕДН (електродвижещо напрежение) на отворения галваничен елемент.

2. При свързване с източник на постоянен ток, при подходящо напрежение, галван.елемент се превръща в електролизна клетка, в която протичат същите реакции, но в обратна посока.

Катод-цинк (Zn²⁺+2e=Zn)

Анод-мед (Cu=Cu²⁺+2e)

Реакциите и в двата случая са еднакви, само се сменя посоката.

Освен обратими има и необратими галванични елементи. (стр.158)

Уравенение за изчисляване на ЕДН като разлика от равновесните електродни потенциали на катода и анода. E=E_k-E_a

От това уравнение следва, че галван.елементи могат да се конструират от всеки два метала, тъй като те се различават по електродните потенциали. За да се получи най-голямо ЕДН единия метал трябва да има най-отрицателен потенциал, а другия най-положителен. Най-подходящи са алкалните и благородните метали, но са скъпи.

Кинетика на токообразуваща реакция (стр.159)

Електрохим.капацитет на галв.елемент (162)

Саморазряд на галваничния елемент (162)

Горивни елементи друг вид хим.източник на ток са електрохимичните генератори. При тях те работят неограничено дрълго време подават се активните в-ва на токообразуващата реакция и се отвеждат получените продукти. На базата на това, че някои горива е възможно 100% превръщане на получената топлинна енергия при горенето в електрична са създадени електрохим.генератори, в които на отрицателен електрод са природни горива (нефтен газ) или техни продукти (CO; H; метанол). На катода е атмосферен или чист кислород. Токообразуващата реакция е окисляването на горивото. За това тези генератори се наричат горивни елементи. Напоследък се използват горивни елементи с т.н. електроди катализатори доста перспективни.

ПРИМЕР (стр.168) прочети.