गठन, विज्ञान
वर्तमान स्रोतों, रासायनिक। रासायनिक वर्तमान स्रोतों और उपकरण के प्रकार
वर्तमान स्रोतों , रसायन (संक्षिप्त हिट) - अनुकूलन, जिसमें एक रेडोक्स प्रतिक्रिया की ऊर्जा विद्युत ऊर्जा में बदल जाती है। उनके अन्य नाम - एक विद्युत सेल, गैल्वानिक सेल , एक विद्युत सेल। अपने ऑपरेटिंग सिद्धांत निम्नलिखित है: दो अभिकर्मकों की बातचीत एक निरंतर विद्युत प्रवाह बिजली आवंटन के साथ एक रासायनिक प्रतिक्रिया का कारण बनता है। अन्य स्रोत प्रक्रिया पैदा बिजली वर्तमान में बहुस्तरीय योजना होती है। पहली बार जारी तापीय ऊर्जा, तो यह विद्युत ऊर्जा में यांत्रिक में तब्दील हो जाता है और उसके बाद ही। लाभ हिट - एक चरण की प्रक्रिया है, यानी बिजली सीधे प्राप्त किया जाता है, थर्मल और उपलब्ध कराने के चरणों को छोड़कर यांत्रिक ऊर्जा।
कहानी
कैसे पहले वर्तमान स्रोत था? रासायनिक स्रोतों कहा जाता था बिजली उत्पन्न कोशिकाओं लुइगी गलवानी - अठारहवीं सदी के इतालवी वैज्ञानिक के बाद। उन्होंने कहा कि एक चिकित्सक, शरीर-रचना विज्ञानी और भौतिक विज्ञानी था। अपने शोध के क्षेत्रों में से एक विभिन्न बाहरी प्रभावों के लिए जानवरों की प्रतिक्रियाओं का अध्ययन किया। बिजली उत्पादन की रासायनिक विधि गलवानी गलती से खोल दिया गया है, मेंढक पर अपने एक प्रयोग के दौरान। यह मेंढक पैर दो धातु की प्लेटों में एक कच्चे तंत्रिका से जुड़ा है। जब यह पेशी संकुचन हुआ। गलवानी की इस घटना के खुद की व्याख्या गलत था। लेकिन अपने प्रयोगों और टिप्पणियों के परिणाम बाद के अध्ययनों में अपने हमवतन एलेज़ांद्रो वोल्टा मदद की।
वोल्टा मेंढक की मांसपेशियों के ऊतकों के साथ संपर्क में दो धातुओं के बीच एक रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से विद्युत धारा की घटना के सिद्धांत अपने काम में स्वेच्छाचार। पहले रासायनिक वर्तमान स्रोत जस्ता और तांबे का उसमें डूब प्लेटों के साथ, नमकीन पानी के साथ एक कंटेनर की तरह देखा।
औद्योगिक पैमाने में सीसीएस उन्नीसवीं सदी की दूसरी छमाही में उत्पादन किया जाने लगा, फ्रांसीसी Leklanshe करने के लिए धन्यवाद, जो नमक इलेक्ट्रोलाइट, उसके नाम के साथ प्राथमिक मैंगनीज-जस्ता कोशिकाओं का आविष्कार किया। कुछ साल बाद, इस 1940 से पहले बिजली का केवल प्राथमिक रासायनिक सूत्रों अन्य वैज्ञानिकों को विद्युत सेल सुधार किया गया है और है।
डिजाइन और आपरेशन हिट
रासायनिक वर्तमान स्रोत डिवाइस दो इलेक्ट्रोड (पहली तरह का कंडक्टर) और बीच इलेक्ट्रोलाइट (दूसरी तरह के कंडक्टर, या आयन कंडक्टर) भी शामिल है। इलेक्ट्रॉनिक संभावित की सीमा पर उन दोनों के बीच पैदा होती है। इलेक्ट्रोड जिस पर कम करने के एजेंट एनोड नामक ऑक्सीकरण है, और एक जो ऑक्सीडेंट वसूली पर - कैथोड। साथ में इलेक्ट्रोलाइट के साथ, वे एक विद्युत प्रणाली का गठन।
इलेक्ट्रोड के बीच रेडोक्स प्रतिक्रिया का प्रतिफल एक विद्युत प्रवाह की घटना है। इस प्रतिक्रिया के दौरान, कम करने के एजेंट ऑक्सीकरण जाता है और ऑक्सीडेंट इलेक्ट्रॉनों है कि उन्हें स्वीकार करता है और इस की वजह से पुनर्स्थापित किया जाता है देता है। कैथोड और एनोड के बीच इलेक्ट्रोलाइट की उपस्थिति एक शर्त प्रतिक्रिया होती है। यदि केवल एक साथ दो अलग-अलग धातुओं के पाउडर मिश्रण, कोई बिजली निर्वहन नहीं होती है, सभी ऊर्जा गर्मी के रूप में जारी किया जाएगा। इलेक्ट्रोलाइट इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की प्रक्रिया को कारगर बनाने की जरूरत है। सबसे अधिक बार नमक के घोल या इसकी गुणवत्ता के पिघल कार्य करता है।
इलेक्ट्रोड धातु की थाली या ग्रिड की तरह लग रहे। खुले सर्किट वोल्टेज - इलेक्ट्रोलाइट में अपने विसर्जन पर उन दोनों के बीच एक बिजली के संभावित अंतर पैदा होता है। उनकी गोद लेने के लिए - एनोड इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव और एक कैथोड के लिए की प्रवृत्ति है। उनकी सतह पर रासायनिक प्रतिक्रिया शुरू होता है। वे के साथ-साथ जब अभिकारकों में से एक का सेवन श्रृंखला के खुलने से बंद कर दिया,। ब्रेकिंग इलेक्ट्रोड या इलेक्ट्रोलाइट में से एक को हटाने की जगह लेता है।
संरचना विद्युत प्रणालियों
वर्तमान स्रोतों रासायनिक oxidants ऑक्सीजन एसिड लवण, ऑक्सीजन, halides, उच्च धातु ऑक्साइड nitroorganic यौगिक और टी। डी एजेंटों उसमें धातुओं और उनके कम आक्साइड, हाइड्रोजन और हाइड्रोकार्बन यौगिक होते हैं कम करने के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। के रूप में इलेक्ट्रोलाइट्स प्रयोग किया है:
- एसिड, क्षार, नमक और इतने पर के जलीय घोलों। डी
- आयन चालकता के साथ nonaqueous समाधान जैविक या अकार्बनिक सॉल्वैंट्स में नमक भंग करके प्राप्त की।
- नमक पिघला देता है।
- आयनिक जाली, जिसमें चल आयनों से एक के साथ ठोस यौगिकों।
- मैट्रिक्स इलेक्ट्रोलाइट्स। यह तरल समाधान या पिघलने एक ठोस गैर प्रवाहकीय शरीर के छिद्रों में स्थित हैं - elektronositelya।
- आयन एक्सचेंज इलेक्ट्रोलाइट्स। एक ही हस्ताक्षर के निश्चित आयनिक समूहों के साथ इस ठोस कनेक्शन। यूनुस का एक और संकेत है, जबकि मोबाइल। यह गुण इलेक्ट्रोलाइट एकध्रुवीय की चालकता बनाता है।
बिजली उत्पन्न बैटरी
रासायनिक वर्तमान स्रोतों विद्युत कोशिकाओं से मिलकर बनता - कोशिकाओं। इन कोशिकाओं में से एक में तनाव छोटा है - 0.5 से 4V करने के लिए। आवश्यकताओं के आधार पर, बिजली उत्पन्न बैटरी का उपयोग मारा, कई क्रमानुसार जुड़े तत्वों से मिलकर। यह कभी कभी समानांतर में या कई तत्वों की श्रृंखला समानांतर संबंध में प्रयोग किया जाता है। एक श्रृंखला परिपथ में हमेशा ही एक ही प्राथमिक कोशिकाओं या बैटरी शामिल हैं। विद्युत प्रणाली, डिजाइन, प्रक्रिया भिन्नता और आकार: वे एक ही मापदंड हैं होना चाहिए। समानांतर कनेक्शन के लिए विभिन्न आकार के तत्वों का उपयोग करना संभव है।
वर्गीकरण हिट
रासायनिक स्रोतों में भिन्न होते हैं:
- आकार;
- निर्माण;
- अभिकर्मकों;
- प्रकृति energoobrazuyuschey प्रतिक्रिया।
ये पैरामीटर एक विशेष आवेदन के लिए उपयुक्त सीसीएस के प्रदर्शन को परिभाषित।
आपरेशन के सिद्धांत में अंतर के आधार विद्युत कोशिकाओं के वर्गीकरण। इन विशेषताओं के आधार पर, भेद:
- प्राथमिक रासायनिक स्रोतों - डिस्पोजेबल आइटम नहीं है। वे एक निश्चित स्टॉक अभिकर्मकों, जो प्रतिक्रिया में सेवन किया जाता है है। इस तरह के पूर्ण मुक्ति सेल के बाद दक्षता खो देता है। एक और प्राथमिक हिट में बिजली उत्पन्न कोशिकाओं कहा जाता है। वफादारों बस उन्हें फोन करेगा - तत्व। "बैटरी" ए.ए. - एक प्राथमिक शक्ति के स्रोत के सरलतम उदाहरण।
- रिचार्जेबल रासायनिक वर्तमान स्रोतों - बैटरी (भी माध्यमिक, प्रतिवर्ती हिट कहा जाता है) पुन: प्रयोज्य तत्व हैं। एक वर्तमान पूर्ण मुक्ति खर्च अभिकारकों पुनर्जीवित फिर रासायनिक ऊर्जा जमा कर रहे हैं के बाद बैटरी के माध्यम से विपरीत दिशा में बाहरी सर्किट से पारित करके (शुल्क लिया जा रहा)। एक बाहरी निरंतर वर्तमान स्रोत डिवाइस से चार्ज करने की संभावना के कारण रुक-रुक कर पुनर्भरण के लिए एक लंबे समय के लिए प्रयोग किया जाता है,। विद्युत ऊर्जा पैदा करने की प्रक्रिया संचायक निर्वहन कहा जाता है। ये कई इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (लैपटॉप, मोबाइल फोन और इतने पर। एन) के प्रभावित बैटरी शामिल हैं।
- थर्मल रासायनिक स्रोतों - निरंतर कार्रवाई के उपकरणों। उनके ऑपरेशन के दौरान अभिकर्मकों और प्रतिक्रिया उत्पादों को हटाने के नए बैच की एक सतत प्रवाह है।
- संयुक्त (polutoplivnyh) विद्युत कोशिकाओं अभिकारकों में से एक के एक शेयर की है। दूसरी डिवाइस के बाहर करने के लिए आपूर्ति की है। डिवाइस का जीवनकाल पहले अभिकारक की आपूर्ति पर निर्भर करता है। विद्युत धारा का संयुक्त रासायनिक सूत्रों अगर वहाँ किसी बाहरी स्रोत से वर्तमान पारित करके उनके आरोप बहाल करने की संभावना है, बैटरी के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं।
- प्रभावित अक्षय यंत्रवत् या रासायनिक रिचार्ज। उनके लिए, यह करने के बाद एक पूरा चार्ज नए भागों पर अभिकर्मकों खर्च को बदलने के लिए संभव है। यही है, वे निरंतर उपकरणों के रूप में अच्छी तरह से नहीं कर रहे हैं, बैटरी समय-समय पर रिचार्ज की तरह।
विशेषताओं प्रभावित
रासायनिक ऊर्जा स्रोतों के प्रमुख विशेषताओं में शामिल हैं:
- खुले सर्किट वोल्टेज (OCV या एक निर्वहन वोल्टेज)। यह दर मुख्य रूप से विद्युत प्रणाली (एक कम करने एजेंट, आक्सीकारक और इलेक्ट्रोलाइट के संयोजन) पर निर्भर करता है। इसके अलावा OCV इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता, मुक्ति, तापमान और दूसरों की डिग्री प्रभावित करते हैं। OCV वर्तमान हिट के माध्यम से बह के मूल्य पर निर्भर करता है।
- पावर।
- मुक्ति वर्तमान - बाहरी सर्किट प्रतिरोध पर निर्भर करता है।
- क्षमता - बिजली की अधिकतम राशि है कि हिट देता है जब यह पूरी तरह से छुट्टी दे दी है।
- ऊर्जा सामग्री - पूर्ण मुक्ति डिवाइस में प्राप्त अधिकतम ऊर्जा।
- ऊर्जा विशेषताओं। बैटरी के लिए, यह मुख्य रूप से वोल्टेज या प्रभारी क्षमता (संसाधन) को कम करने के बिना चार्ज-डिस्चार्ज चक्र की संख्या की गारंटी है।
- तापमान सीमा प्रदर्शन।
- संग्रहण समय - निर्माण और पहले निर्वहन डिवाइस के बीच समय की अधिकतम राशि।
- सेवा जीवन - अधिकतम कुल भंडारण और काम जीवन। ईंधन के लिए कोशिकाओं सतत और रुक-रुक कर संचालन के साथ सेवा की महत्वपूर्ण अवधि के हैं।
- कुल ऊर्जा पूरे सेवा जीवन के लिए दिया।
- कंपन, सदमा के संबंध में यांत्रिक शक्ति, और इतने पर। एन
- किसी भी स्थिति में काम करने की क्षमता।
- विश्वसनीयता।
- आसान रखरखाव।
हिट के लिए आवश्यकताएँ
विद्युत रासायनिक कोशिकाओं के डिजाइन के लिए एक वातावरण सबसे कारगर प्रतिक्रिया के लिए अनुकूल प्रदान करना चाहिए। इन शर्तों में शामिल हैं:
- वर्तमान रिसाव को रोकने;
- वर्दी काम;
- (सीलिंग सहित) यांत्रिक शक्ति;
- अभिकारकों की जुदाई;
- इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट के बीच अच्छे संपर्क;
- कम से कम नुकसान के साथ एक बाहरी उत्पादन के लिए प्रतिक्रिया क्षेत्र से वर्तमान का निर्वहन।
वर्तमान स्रोतों, रासायनिक निम्नलिखित सामान्य आवश्यकताओं को पूरा करना होगा:
- विशिष्ट मानदंडों के उच्चतम मूल्यों;
- संचालनीयता का अधिकतम तापमान रेंज;
- सबसे बड़ी तनाव;
- ऊर्जा की एक इकाई की न्यूनतम लागत;
- स्थिरता वोल्टेज;
- संरक्षण चार्ज;
- सुरक्षा;
- रखरखाव में आसानी, और आदर्श इसके लिए कोई ज़रूरत नहीं है;
- लंबे समय तक सेवा जीवन।
ऑपरेशन हिट
प्राथमिक कोशिकाओं का मुख्य लाभ - किसी भी रखरखाव के लिए कोई ज़रूरत नहीं है। इससे पहले कि आप उन्हें उपस्थिति, शैल्फ जीवन की जाँच करने के लिए पर्याप्त का उपयोग शुरू। जब जुड़ा यह polarity का पालन करेंगे और उपकरण के संपर्कों की अखंडता की जाँच करने के लिए महत्वपूर्ण है। अधिक जटिल रासायनिक स्रोतों - बैटरी, एक और अधिक गंभीर देखभाल मांग कर रहे हैं। उनकी सेवा करने के उद्देश्य से - जीवन का अधिकतम विस्तार। बैटरी की देखभाल है:
- सफाई के रखरखाव;
- खुले सर्किट वोल्टेज की निगरानी;
- इलेक्ट्रोलाइट स्तर को बनाए रखने (केवल आसुत जल refilling के लिए इस्तेमाल किया जा सकता);
- इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता (- तरल पदार्थ के घनत्व को मापने के लिए सरल उपकरण हाइड्रोमीटर के माध्यम से) का नियंत्रण।
विद्युत रासायनिक कोशिकाओं के ऑपरेशन के दौरान बिजली के उपकरणों के सुरक्षित उपयोग से संबंधित सभी आवश्यकताओं का अनुपालन करने की जरूरत है।
विद्युत प्रणालियों के हिट वर्गीकरण
रासायनिक वर्तमान स्रोतों के प्रकार, सिस्टम के आधार पर:
- नेतृत्व (एसिड);
- निकल कैडमियम, निकल-लोहा, निकल जस्ता;
- मैंगनीज-जस्ता, तांबा जस्ता, पारा, जस्ता, जस्ता-क्लोराइड;
- चांदी जस्ता, चांदी और कैडमियम;
- एयर धातु;
- निकल हाइड्रोजन और चांदी हाइड्रोजन;
- मैंगनीज मैग्नीशियम;
- लिथियम और टी। डी।
हिट का आधुनिक उपयोग
वर्तमान स्रोतों, रासायनिक यह वर्तमान में प्रयोग किया जाता है:
- वाहनों;
- पोर्टेबल उपकरणों;
- सैन्य और अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी;
- वैज्ञानिक उपकरण;
- मेडिसिन (पेसमेकर)।
घर में हिट के परिचित उदाहरण:
- बैटरी (सूखी सेल);
- बैटरी पोर्टेबल घरेलू उपकरणों और इलेक्ट्रॉनिक्स;
- अबाधित बिजली की आपूर्ति;
- कार बैटरी।
विशेष रूप से व्यापक रूप से बिजली की लिथियम रासायनिक स्रोतों को अपनाया। यह तथ्य यह है कि लिथियम (ली) सबसे अधिक ऊर्जा घनत्व है के कारण है। तथ्य यह है कि यह नकारात्मक समेटे हुए है इलेक्ट्रोड पोटेंशियल सभी अन्य धातुओं की। लिथियम-आयन बैटरियों (LIA) सीसीएस और काम वोल्टेज की विशिष्ट ऊर्जा के अन्य सभी मूल्यों से आगे। सड़क परिवहन - अब वे धीरे-धीरे एक नए क्षेत्र में महारत हासिल। लिथियम बैटरी के सुधार से संबंधित भविष्य की वैज्ञानिक घटनाओं में, अति पतली डिजाइन और बड़े भारी बैटरी की दिशा में आ जाएगा।
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