ガルバニックソース。 ガルバニ電池の動作原理と種類

ガルバニ電池と電池

ガルバニ素子またはガルバニ対は、1 つまたは 2 つの異なる液体に浸され、ガルバニ電流源として機能する 2 枚の金属板 (そのうちの 1 枚はコークス板で置き換えることができます) で構成されるデバイスです。 既知の方法で互いに接続された一定数の起電素子がガルバニック電池を構成する。 構造の点で最も単純な要素は、粘土またはガラスの中に浸された2枚のプレートで構成され、その中にプレートの種類に対応する液体が注がれます。 プレートは液体中で金属接触があってはなりません。 D. 要素は呼び出されます 主要なそれらが独立した電流源である場合、そして 二次的充電する電源に多かれ少なかれ長時間さらされた後にのみ有効になる場合。 ボルタ素子の起源を考えるときは、その後のすべてのガルバニ電池の祖先であるボルタ電池、またはボルタカップ電池から始める必要があります。

電圧欄。これを構成するために、ボルタは、折り畳むか、底部をはんだ付けした異なる金属の円のペアと、水または苛性カリウムの溶液で湿らせたボール紙または布の円を使用しました。 当初は銀と銅のマグカップが使用され、その後は通常は亜鉛と銅が使用されました。 これらから図のように柱が作られました。 すなわち、まず、銅板を置き、その上に亜鉛板を置き（またはその逆）、その上に湿らせたボール紙の円を置きます。 これは 1 つのペアを構成し、その上に銅、亜鉛、ボール紙の円で構成される 2 番目のペアが重ねられ、最初のペアと同じ順序で互いに重ね合わされました。

後続のペアを同じ順序で適用し続けると、柱を作成できます。 悪魔に示された柱。 左側の 1 は 11 ボルトのペアで構成されます。 ポールが絶縁体、つまり非導電性の物質、たとえばガラスのプレートに設置されている場合、その中央から始めて、支柱の半分（図面では底部）に電荷がかかります。プラスの電気、もう一方（図の上側）はマイナスの電気です。 電気の強度は、中央では知覚できませんが、両端に近づくにつれて増加し、そこで最大になります。 ワイヤーは最下位プレートと最上位プレートにはんだ付けされます。 ワイヤの自由端を接触させると、ポールの下端からワイヤを通って上端への正の電気の移動と、反対方向へのマイナスの電気の移動が生じます。 電気電流、またはガルバニック電流が形成されます (この単語を参照)。 ボルタは、異なる金属でできた 2 枚の板をペアとみなし、液体には電気を通す能力のみがあると考えました (ガルバニズムを参照)。 しかし、後に確立された見解によれば、このペアは 2 つの異なるプレートと 1 つの液体層で構成されています。 それらの間の;したがって、柱の最上部と下部のプレート（右の図 1）を取り外すことができます。 このような柱は 10 対で構成され、その最下層のプレートは銅、最上層のプレートは亜鉛となり、電気の流れる方向、つまりガルバニック電流の方向は同じままです。下端から柱の（現在は亜鉛から）上部（銅へ）。 極の銅の端は陽極と呼ばれ、亜鉛の端は陰極と呼ばれました。 その後、ファラデーの用語では、正極は次のように呼ばれます。 アノード、ネガティブ - 陰極。ボルタ電柱はトラフ内に水平に置き、内側をハルピウスを溶かしたワックスの断熱層で覆うことができます。 現在では、ボルテージポールは使用されていません。 多くの作業そしてそれをコンパイルして逆アセンブルするのに必要な時間。 しかし過去には、何百、何千もの対からなる柱が使用されていました。 V. ペトロフ教授は 1801 年から 2 年にかけてサンクトペテルブルクでそれを使用しました。 場合によっては 4200 ペアからなるコラム (ガルバニズムを参照) を使った実験中に、ヴォルタは別の形式、つまり後の電池の形式で装置を構築しました。 ボルタの電池（コロナ・ディ・タッツェ）は円周上に配置されたカップで構成されており、その中に液体が注がれていた 温水または塩溶液。 各カップには 2 つの異なる金属プレートが対向して配置されていました。 各プレートはワイヤーで隣接するカップの異なるプレートに接続されており、円周全体に沿ってカップからカップへとプレートが常に交互に配置されます。亜鉛、銅、再び亜鉛と銅、という具合です。円が閉じる場所では、プレートが常に交互に配置されます。 、一方のカップには亜鉛プレートがあり、もう一方には銅があります。 これらの外側のプレートを接続するワイヤに沿って、電流は銅プレート（プラス極）から亜鉛プレート（マイナス極）に流れます。 ボルタはこのバッテリーをポールよりも利便性が低いと考えていましたが、実際にはこのバッテリーの形式が普及しました。 実際、ボルタ コラムの構造はすぐに変更されました (クルークシャンク)。長方形の木製の箱を銅と亜鉛の板をはんだ付けして横に分割し、液体を注ぐ小さな区画に分けた方が、通常のボルタ コラムよりも便利でした。 さらに良かったのは、木製の十字壁で区画に区切られた箱でした。 銅と亜鉛の板が各隔壁の両側に配置され、上部にはんだ付けされ、さらにアイレットが残されました。 すべての耳に通した木の棒は、すべてのプレートを液体から持ち上げたり、浸したりするのに役立ちました。

1 つの液体を持つ要素。その後すぐに、さまざまな方法で電池に接続できる個別のペアまたは要素が作成され始めました。その利点は、オームが電池の電気励起 (または起電力) 力に応じて電流の強さの式を表現した後に特に明確に明らかになりました。外部導体や内部要素のように、電流が遭遇する要素と抵抗に影響します (ガルバニック電流を参照)。 要素の電気的励起力は金属と液体とその成分に依存し、内部抵抗は液体と要素のサイズに依存します。 抵抗を減らし、電流強度を高めるには、異なるプレート間の液体層の厚さを減らし、金属の浸漬表面のサイズを増やす必要があります。 これは以下で行われます ウォラストン要素（ウォラストン - より正しい発音によると、ウルステン）。 亜鉛は曲げられた銅板の内側に置かれ、板同士が触れないように木片やコルクが挿入されます。 通常は銅のワイヤが各プレートにはんだ付けされます。 これらのワイヤの端は、外部導体に沿って銅から亜鉛へ、また要素の内部部品を通って亜鉛から銅への方向に流れる電流を流す対象物に接触させられます。 一般に液体の中には電流が流れますが、 液体が化学的により強く作用する金属から、化学的にそれほど強く作用しない金属へ。この電池では、亜鉛板の両面が電気の流れの役割を果たします。 1 つのプレートの表面を 2 倍にするこの方法は、後にすべての要素を 1 つの液体で配置するときに使用されるようになりました。 ウォラストン要素は、電流の作用中に分解する希硫酸を使用します (ガルバニック伝導率を参照)。 分解の結果、亜鉛が酸化して硫酸亜鉛が形成され、水に溶解し、銅板上で水素が放出され、それによって分極状態になり（ガルバニック分極とガルバニック伝導率を参照）、電流が減少します。強さ。 この分極状態の変動は、電流強度の変動を伴います。

多くの要素を 1 つの液体と呼ぶ メディア要素（スミー）そして グレーネ、 1つ目は、2枚の亜鉛板の間にプラチナまたは白金メッキ銀を置き、すべて希硫酸に浸します。 化学作用はウォラストン元素の場合と同じで、白金の水素によって分極されます。 しかし、電流の変動は少なくなります。 電気励起力は銅 - 亜鉛よりも大きくなります。

グレネの要素コークスから切り出した2枚​​のタイルの間に亜鉛板を配置したもの。 この要素の液体は次のように調製されます。 さまざまなレシピ、しかし常に二クロムカリウム塩、硫酸、水から作られます。 あるレシピによると、水2500グラムに対して、指定された塩340グラムと硫酸925グラムを摂取する必要があります。 電気的加振力はウォラストン要素よりも大きくなります。

グレネ要素の作用中に、以前の場合と同様に硫酸亜鉛が形成されます。 しかし、水素はクロム酸の酸素と結合して水を形成します。 クロムミョウバンは液体中で形成されます。 二極化は減少しますが、解消されません。 グレネ要素の場合、膨張したガラス容器 底、図に示すように。 7 表「ガルバニ電池と電池」。 非常に多くの液体が注がれるので、亜鉛プレートが Z、コーラより短いのは と、付属の棒を引っ張ると可能でした Tさん要素が非アクティブのままである必要がある間、液体から取り出してください。 クランプ ヴ、ヴ、接続 - 1 つはロッドリム付き Tさんしたがって、導線の端には亜鉛が割り当てられ、もう一方は石炭の縁が割り当てられます。 レコードもフレームも互いに金属接触していません。 電流は接続線に沿って外部の物体を通ってコークスから亜鉛の方向に流れます。 炭素亜鉛要素は食塩の溶液と一緒に使用でき（スイスでは電信、通話用）、その後 9 ～ 12 か月間有効です。 気にせずに。

ラランドと付き添いの要素、エジソンによって改良され、亜鉛のスラブと酸化銅からプレスされたもう 1 つのスラブで構成されます。 液体は苛性カリウムの溶液です。 化学作用は亜鉛の酸化であり、その後カリウムと化合物を形成します。 分離された水素は酸化亜鉛の酸素によって酸化され、生成した水の一部となり銅が還元されます。 内部抵抗が低い。 興奮力は正確には決定されませんが、ダニエル要素よりも小さいです。

2 つの液体を含む要素。水素元素の固体の 1 つで水素が放出されると、電流 (実際には電気的に励起される) の強度が低下し、不安定になるため、水素が放出されるプレートを供与可能な液体の中に置きます。酸素が水素と結合して電流が一定になるようにする必要があります。 ベクレルは、グレネとラランドの元素がまだ知られていなかったときに、指定された目的のために 2 つの液体を含む銅 - 亜鉛元素を最初に構築しました (1829 年)。 後で ダニエル(1836) 同様の要素を設計しましたが、より使いやすくなりました。 液体を分離するには、2 つの容器が必要です。1 つはガラス製または釉薬をかけた粘土製の容器です。この容器には、液体の 1 つが注がれ、金属の 1 つが置かれる、わずかに焼かれた多孔質の円筒形の粘土製の容器が入っています。 2つの容器の間のリング状の空間に別の液体が注がれ、その中に別の金属の板が浸されます。 ダニエル素子では、亜鉛は弱硫酸に浸され、銅は硫酸銅（青色）の水溶液に浸されます。 イチジク。 表の 1 は、バッテリーに接続された 3 つのダニエル要素を示しています。

亜鉛で曲げた円筒を外側のガラスの中に置き、同じく円筒の形をした銅板、またはS字型に曲げた銅板を内側の粘土の円筒に置きます。 逆に、つまり外部の容器に銅を配置することもできます。 電流は外部導体を通って銅から亜鉛に、セルまたはバッテリー自体の液体を通って亜鉛から銅に流れ、両方の液体が同時に分解します。硫酸を含む容器内で硫酸亜鉛が形成され、水素が銅板に移動します。同時に、硫酸銅 (CuSO 4) は銅 (Cu) に分解し、銅板上に堆積します。また、別に存在しない化合物 (SO 4) は、化学プロセスにより時間内に水素を含む水を生成します。銅の上に泡の形で放出されます。 多孔質粘土は両方の液体に容易に濡れるため、両方の液体を介して、ある金属から別の金属へ化学プロセスが粒子から粒子へと伝達されることが可能になります。 電流が作用した後、その持続時間は電流の強さ（そして後者は部分的に外部抵抗）と容器に含まれる液体の量によって決まりますが、硫酸銅はすべて消費され、硫酸銅の変色によって示されます。その解決策。 次に、銅上の水素泡の分離が始まり、同時にこの金属の分極が始まります。 この要素は定数と呼ばれますが、相対的に理解する必要があります。まず、飽和ビトリオールでも弱い分極がありますが、重要なことは、要素の内部抵抗が最初に減少し、次に増加することです。 この 2 番目の主な理由により、要素の動作の開始時に電流が徐々に増加することがわかりますが、その増加が大きくなるほど、外部抵抗または内部抵抗によって電流の強さが弱まることは少なくなります。 30分、1時間、あるいはそれ以上（亜鉛を含む液体の量に応じて持続時間は増加します）後、電流は増加よりもゆっくりと弱まり始め、さらに数時間後には元の強さに達し、徐々にさらに弱まります。 この塩を未溶解の形で硫酸銅の溶液の入った容器に入れると、電流が継続し、得られた硫酸亜鉛溶液が新しい希硫酸に置き換わります。 ただし、閉じた要素では、亜鉛の液体レベルは徐々に減少し、銅の場合は増加します。この状況自体が電流を弱め（この理由による抵抗の増加から）、さらに、液体が液体から液体に移行することを示します。容器から別の容器への移送（イオンの移動、ガルバニック伝導率、ガルバニック浸透を参照）。 硫酸銅は亜鉛とともに容器に浸透し、そこから亜鉛が純粋に化学的に銅を放出し、銅の一部が亜鉛上に、一部が粘土製の容器の壁に沈殿します。 これらの理由により、現在では役に立たない硫酸亜鉛と硫酸銅が大量に無駄になります。 しかし、ダニエルの要素は依然として最も不変なものの 1 つです。 粘土ガラスは液体で濡れていますが、電流に対して大きな抵抗を示します。 粘土の代わりに羊皮紙を使用すると、抵抗が減少して電流が大幅に増加します。 (カレ要素);羊皮紙は動物の泡に置き換えることができます。 亜鉛には、希硫酸の代わりに食塩または海塩の溶液を使用できます。 興奮力はほぼ同じままです。 化学的影響は研究されていません。

マイディンガー要素。頻繁かつ連続的な、さらにほぼ一定だが弱い電流の場合は、ダニエル要素を改良したマイディンガー要素 (表の図 2) を使用できます。 外側のガラスの上部には拡張部があり、内側のリップに亜鉛のシリンダーが配置されています。 ガラスの底に別の小さなガラスを置き、その中に銅板を丸めた円筒を置くか、内部容器の底に銅の円を置き、硫酸銅の溶液で満たします。 この後、硫酸マグネシウムの溶液を注意深く上部に注ぎます。これは外側容器の自由空間全体を満たしますが、比重が高いため、ビトリオール溶液を置き換えません。 それにもかかわらず、液体の拡散を通じて、ビトリオールはゆっくりと亜鉛に到達し、そこで銅を放出します。 この溶液の飽和を維持するために、硫酸銅片と水を入れたガラス製フラスコをひっくり返してエレメント内に置きます。 導体は金属から外側に伸びます。 液体の中の部分にはガッタパーチャの殻があります。 要素内に粘土の瓶がないため、それを使用できます 長い間部品を変更することなく。 しかし、その内部抵抗は高く、非常に慎重に場所から場所へ移動する必要があり、電流には役に立たない硫酸銅が多量に含まれています。 たとえ小さな要素であっても、約1/2キログラムのビトリオールがフラスコに入れられます。 電信、電気通話、その他同様のケースに非常に適しており、数ヶ月間使用できます。 Callot および Trouvé-Callot 要素マイディンガー要素に似ていますが、後者よりも単純です。 クレステンサンクトペテルブルクでは、マイディンガー要素の有用な修正も手配しました。 トムソン要素皿またはトレイの形で修正されたダニエルがあります。 クッキングシートで作られた多孔質の平らな膜は液体を別の液体から分離しますが、膜がなくても大丈夫です。 シーメンスエレメントそして ハルスケダニエルのカテゴリーにも属します。 ミノットの要素。ガラス瓶の底に銅の円があり、その上に硫酸銅の結晶が注がれ、その上に珪砂の厚い層があり、その上に亜鉛の円が置かれます。 すべてが水で満たされています。 電信回線では1年半から2年持続します。 砂の代わりに、動物用炭粉末（Darsonval）を摂取することもできます。 トルヴェ要素。銅製の円の上にパススルー紙で作られた円の柱があり、底部に硫酸銅、上部に硫酸亜鉛が含浸されています。 紙を少量の水で濡らすとエレメントが活性化します。 抵抗は非常に高く、アクションは長く一定です。

グローブ要素、プラチナ - 亜鉛; 白金は強硝酸に浸し、亜鉛は弱硫酸に浸します。 電流の作用によって放出された水素は、硝酸 (NHO 2) の酸素によって酸化され、無水硝酸 (N 2 O 4) に変わります。放出された赤オレンジ色の蒸気は呼吸に有害であり、すべての銅を腐敗させます。したがって、装置の部品は鉛で作られた方が良いと考えられます。 これらの要素はドラフトのある研究室でのみ使用でき、通常の部屋ではストーブまたは暖炉の中に置く必要があります。 それらは高い励起力と低い内部抵抗を持っています。これは高電流強度のためのすべての条件を備えており、要素に含まれる液体の体積が大きくなるほど、電流強度はより一定になります。 イチジク。 表の６は、そのような平坦な形状の要素を示す。 その外側の右側には、要素のプラチナシートに接続された曲がった亜鉛プレートがあります Z 2番目の要素、その折り目の中に平らな粘土の容器があります Vプラチナ用。 左側は、亜鉛元素に固定された白金シートで、第 3 の元素に属します。 このような形状の素子では内部抵抗が非常に小さいのですが、 強い効果液体の量が少ないため、電流は長く持続しません。 電流は、上記の一般規則に従って、白金から外部導体を通って亜鉛に流れます。

ブンゼン要素(1843 年) の石炭亜鉛は以前のものを完全に置き換え、高価なプラチナがコークスタイルに置き換えられたため、それよりも安価になりました。 流体は Grove 要素と同じであり、電気的励起力と抵抗はほぼ同じです。 電流の向きは同じです。 同様の要素を図に示します。 テーブル3つ。 文字がマークされた木炭タイル と、+ 記号が付いた金属クランプ付き。 これは要素の正極、つまりアノードです。 亜鉛シリンダーから Zクランプ（陰極または陰極）が付いている場合、別のクランプが付いたプレートがあり、電池の場合は 2 番目の要素のカーボン スラブに適用されます。 グローブ氏は元素のプラチナを石炭に置き換えた最初の人物でしたが、彼の実験は忘れ去られました。 ダーソンヴァル要素、炭素亜鉛; 石炭の場合、硝酸と塩酸の各 1 倍量と、1/20 の硫酸を含む 2 倍量の水の混合物。 フォー要素。- バーコーラの代わりに、黒鉛と粘土で作られたボトルが使用されます。 そこに硝酸を注ぎます。 これはどうやら 外部変化ブンゼンエレメントにより、硝酸の使用がより完全になります。

ソスノフスキー要素。- 水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムの溶液中の亜鉛。 1 体積の硝酸、1 体積の硫酸、1 体積の塩酸、1 体積の水からなる液体中の石炭。 非常に高い電気的興奮力が特徴です。

カラン要素。- ブンゼン元素の炭素が鉄に置き換えられます。 励起力は石炭を使用した場合と同じままです。 鉄は不動態であるため、硝酸にさらされません。 鉄の代わりに、多少のシリコンを含む鋳鉄も有用に使用できる。

ポッゲンドルフ要素ブンゼン要素とは異なり、硝酸をグレネ要素で使用されるものと同様の液体に置き換えます。 重クロム酸カリウム12重量部を水100部に溶解し、強硫酸25部を加えます。 興奮力はブンゼン要素と同じです。 ただし内部抵抗は大きくなります。 水素の酸化のために放棄される前記液体中の酸​​素は、液体中の酸​​素よりも少ないです。 硝酸同じ音量で。 これらの要素を使用する際に臭気がないことと、その他の利点が相まって、最も使いやすくなりました。 しかし、二極化は完全に解消されたわけではありません。 イムシェネツキー要素、炭素亜鉛。 クロム酸溶液中のグラファイト（炭素）板、硫化ナトリウム塩溶液中の亜鉛。 大きな励起力、低い内部抵抗、亜鉛のほぼ完全な利用、クロム酸の非常に優れた利用。

ルクランシュ要素、炭素亜鉛; 酸化性液体の代わりに、石炭スラブに過酸化マンガンの粉末（大）が含まれており、内側の液体透過性の粘土瓶の中でコークス粉末と混合されています（図5の表）。 特殊な形状のフラスコの角の 1 つに亜鉛棒を外側に置きます。 アンモニア水溶液である液体が外側から注がれ、粘土瓶の中に浸透して石炭（コークス）に達し、過酸化マンガンを濡らします。 通常、瓶の上部には樹脂が充填されています。 ガスが逃げるための穴が残されます。 興奮力はダニエル要素とブンゼン要素の中では平均的で、抵抗は高いです。 この要素を閉じたままにしておくと、電流の強さが急速に減少しますが、電信や家庭用では、液体を追加すると1〜2年間持続します。 アンモニア (NH 4 Cl) が分解すると、塩素が亜鉛に放出され、石炭とともに塩化亜鉛とアンモニアが形成されます。 酸素が豊富な過酸化マンガンは、少しずつ酸化状態の低い化合物になりますが、粘土の容器を満たす塊のすべての部分に移行するわけではありません。 過酸化マンガンをより完全に利用し、内部抵抗を減らすために、図に示すように、粘土瓶を使用せずにこれらの要素を配置し、過酸化マンガンと石炭からタイルをプレスし、その間にコークスを置きます。 テーブル4つ。 この種の要素は閉じて持ち運びが容易にすることができます。 ガラスはホーンゴムに交換されています。 Geff はこの要素も修正し、アンモニア溶液を塩化亜鉛溶液に置き換えました。

マリー・デヴィの要素、石炭亜鉛。石炭とともに、水で湿らせた硫酸第二水銀 (Hg 2 SO 4) の生地状の塊を多孔質の粘土瓶の中に入れます。 弱硫酸または水さえも亜鉛に注ぎます。前者は電流の作用によって水銀塩からすでに放出されており、その中で水素が酸化され、石炭とともに金属水銀が放出されるため、しばらくすると、元素は亜鉛水銀になります。 電気的興奮力は、石炭の代わりに純粋な水銀を使用しても変わりません。 ルクランシェ素子に比べて若干大きいため、内部抵抗が大きくなります。 電信および一般に断続的な電流動作に適しています。 これらの元素は医療目的でも使用されており、酸化硫酸第二水銀 (HgSO 4) が充填されることが好まれます。 この要素の形状は医療やその他の目的に便利で、ホーンゴムの背の高い円筒形で、その上半分には亜鉛と石炭が含まれ、下半分には水と硫酸水銀が含まれています。 エレメントを逆さまにすると動作しますが、最初の位置では電流は発生しません。

ウォーレン・デラルー要素- 亜鉛銀。 細い銀のストリップが、クッキングシートの管の中に置かれた溶融塩化銀 (AgCl) のシリンダーから突き出ています。 亜鉛は細い棒の形をしています。 両方の金属を、パラフィン栓で密封されたガラス管に入れます。 この液体はアンモニア溶液（水 1 リットルあたり塩 23 部）です。 電気的加振力はダニエル素子とほぼ同じ（若干多い）です。 銀金属は塩化銀から要素の銀ストリップ上に堆積され、分極は発生しません。 それらから作られた電池は、希薄ガス中の光の通過に関する実験に使用されました (V、ウォーレン・デラルー)。 ゲフこれらの要素に持ち運びを便利にする工夫を施しました。 医療用誘導コイルや直流電流に使用されます。

デュショーマン、パート、フィジェの要素。 1 つ目は亜鉛炭素です。 食塩の弱い溶液中の亜鉛、塩化第二鉄の溶液中の石炭。 不安定でほとんど探索されていません。 パーツは亜鉛を鉄に置き換えました。 食塩の溶液の密度は 1.15、塩化第二鉄の溶液の密度は 1.26 です。 以前のものより優れていますが、電気的興奮力は低下しています。 Figier は、硫酸鉄の飽和溶液に塩素の流れを通すことによって得られる、鉄 - 石炭要素の 1 つの液体を使用します。 ニノード素子、炭素亜鉛。 亜鉛は、漂白剤で覆われたコークススラブを含む多孔質粘土シリンダーを取り囲む円柱のような形状をしています。 エレメントはワックスを充填したストッパーで密閉されています。 食塩の溶液（水 100 部に対して 24 部）をその穴から注ぎます。 電気的興奮力は大きい。 外部の小さな抵抗に一定の、ある程度長時間作用すると、抵抗はすぐに弱まりますが、要素の非アクティブ状態が 1 ～ 2 時間続くと、以前の値に達します。

乾燥要素。この名前は、要素の多孔質体に液体が吸い込まれたときに液体の存在が見えない要素に付けることができます。 彼らに電話したほうがいいでしょう 濡れた。これらには、前述の銅 - 亜鉛のトルヴェ要素と、ジェルマンによって改良されたルクランシュ要素が含まれます。 後者はココナッツから抽出された繊維を使用します。 それから塊が作られ、液体と気体を強く吸収し、乾燥しているように見えますが、圧力がかかると湿った外観になります。 持ち運びが簡単で、移動中の電信局や電話局に適しています。 ガスナー要素（炭素亜鉛）には石膏が含まれており、おそらく塩化亜鉛またはアンモニアが含浸されています（秘密にされています）。 興奮力は、ルクランシュ要素の作用の開始後しばらくすると、ルクランシュ要素とほぼ同じになります。 内部抵抗はルクランシュよりも小さい。 乾燥したルクランシュ・バルビエセルでは、外側の亜鉛円筒と、過酸化マンガンを含む凝集体の内側の中空円筒の間の空間が、未知の組成の飽和溶液である石膏で満たされています。 これらの要素の最初のかなり長いテストは、彼らにとって有利でした。 ゼラチン-グリセリン要素 クズネツォワ銅と亜鉛があります。 パラフィンを含浸させた段ボール箱の底の内側と外側をブリキで接着したもので構成されています。 砕いた硫酸銅の層を缶の上に注ぎ、その上に硫酸を含むゼラチン-グリセリンの塊を注ぎます。 この塊が固まると、砕いたアマルガム化亜鉛の層が注ぎ込まれ、再び同じ塊で満たされます。 これらの要素は、ボルタのような電池を構成します。 通話、電信、電話用に設計されています。 一般に、さまざまな乾式要素の数は非常に重要です。 しかし、ほとんどの場合、液体と凝集体の秘密の組成により、それらについての判断は実践的にのみ可能であり、科学的ではありません。

大きな表面積と低抵抗の要素。たとえば、一部の外科手術（ガルバノコースティクスを参照）中など、短くてかなり太いワイヤやプレートを光らせる必要がある場合には、液体に浸された大きな金属表面を持つ要素が使用され、これにより内部抵抗が減少し、その結果、現在。 ウォラストンの表面倍加法は、図に示すように、多数のプレートからの表面の構成に適用されます。 2、どこで y、y、y- 同じ金属のプレートがプレート間のスペースに配置されます た、た、た、た他の金属。

すべてのプレートは互いに平行で接触していませんが、同じ名前のプレートはすべて外部ワイヤによって 1 つの全体に接続されています。 このシステム全体は 2 つのプレートからなる均一な要素であり、それぞれの表面積は図の 6 倍であり、プレート間の液体層の厚さは図に示されている 2 つのプレート間の距離に等しいです。 今世紀初頭（1822年）にはすでに、大きな金属表面を備えたデバイスが構築されていました。 これらには爆燃装置と呼ばれる大きなGare要素が含まれます。 長い亜鉛と銅のシートをフランネルまたは木の棒で分離し、シートが互いに金属接触しないようにローラーに巻き込みます。 このローラーは液体の浴槽に浸されており、非常に小さな外部抵抗が作用すると非常に高い電流を生成します。 1枚あたりの面積は約50平方メートル。 フィート（4平方メートル）。 現在では一般に、要素の内部抵抗を低減しようとしていますが、一部の特定の用途、たとえば、焼灼のために痛みを伴う腫瘍を熱線またはプレートで切除する手術などでは、要素に特に大きな表面積を与えています (ガルバノコースティクスを参照) ）。 低抵抗の導体を加熱するため、内部抵抗を低減して正確に電流を得ることができます。 したがって、多数のプレートがガルバノコースティクス要素内に配置され、図に示されているものと同様に配置されます。 テキスト2冊。 このデバイスには特別な機能はありませんが、便利に使用できるように調整されています。 たとえば、パリ、リヨン、モンペリエ、ブリュッセルで使用されている炭素亜鉛電池やクロム液体を使用したシャルダン電池などです。 作業者は、操作前にバッテリーが良好な状態にあることを確認するために、非常に低抵抗の電流計 (電流計、または電流計) を使用する必要があることを警告する必要があります。

通常の要素電気的に励起する力を互いに比較する際の通常の測定単位として機能させるには、開いたままにしておくと、電気的に励起する力をできるだけ長く保持するか、一定の電位差を持たなければなりません。 この目的のために、Rainier は銅と亜鉛のペアを提案しました。このペアでは、銅の表面積は亜鉛に比べて非常に大きくなります。 この液体は、200 部の乾燥食塩を 1000 部の水に溶かした溶液です。 この条件下で、この要素が高抵抗の回路に導入されると、銅の分極は非常に弱くなります。 短時間。 通常の要素 ラティマー・クラーク硫酸亜鉛、水銀、硫化水銀塩 (Hg 2 SO 4) の溶液中の亜鉛から構成されます。 通常の要素 フレミング、銅 - 亜鉛、特定の常に一定の密度の硫酸銅と硫酸亜鉛の溶液。 通常の要素 ロンドン郵便電信局、銅-亜鉛、硫酸亜鉛の溶液、および硫酸銅と銅の結晶が非常に適しています。 フレミング要素の電気的興奮力については、記事の最後にある図を参照してください。

二次要素、または 電池、それらはリッターの第二の柱（ガルヴァニズムを参照）に由来しており、50年間特別な注目を払われずに残されていました。 液体に浸漬された銅板からなるリッター柱は、ボルタ柱の作用後に分極し、その後、一次電流とは逆の方向の電流をそれ自体で生成することができます。 1859 年、プランテは 2 枚の鉛シートからなるエレメントを製作し、ガール爆燃器のように螺旋状に巻き、相互に金属接触を持たず、弱硫酸に浸漬しました。 少なくとも 2 つのブンゼン電池またはポッゲンドルフ電池を直列に接続したバッテリーの一方の鉛シートをアノード (正極) に接続し、もう一方のシートをカソードに接続し、鉛から鉛へと液体に流れる電流を流すことによって、アノードに接続された鉛板上の酸素と、カソードに接続されたシート上の水素の分離。 アノードプレート上には過酸化鉛の層が形成されますが、カソードプレートでは酸化物が完全に除去されます。 プレートの不均一性により、大きな電気的興奮力を持つペアを形成し、前のプレートとは反対の方向に電流を与えます。 二次要素で発生し、一次電池の興奮力とは反対方向に向かう大きな興奮力が、後者が最初の要素を超える必要がある理由です。 直列に接続された 2 つのポッゲンドルフ素子の加振力は約 4 ボルトですが、プランテ素子の加振力はわずか約 2 1/2 です。 並列接続された 3 つまたは 4 つのプランテ素子 (ガルバニック電池を参照) を充電するには、実際には前の 2 つのポゲンドルフ素子で十分ですが、そのような広い表面の鉛を酸化するにはそれらの作用が非常に遅くなります。 したがって、たとえば並列に接続された 12 個のプランテ素子を同時に充電するには、3 ～ 4 個のブンゼン素子を 6 ～ 8 ボルトの加振力で数時間動作させる必要があります。 直列に接続された充電済みの Plante セルは 24 ボルトの電気励振力を発生させ、たとえば充電用バッテリーよりも多くの白熱光を生成しますが、二次バッテリーの効果は短くなります。 二次電池によって動作する電気量は一次電池から通過する電気量を超えることはありませんが、より大きな電圧または電位差で外部導体を通過するため、より短い時間で消費されます。

Plante セルは、さまざまな実用的な改良を経て、バッテリーと呼ばれるようになりました。 1880年、フォーレは、鉛板を鉛赤、つまり既製の酸化鉛の層で覆うというアイデアを思いつきました。これは、一次電流の作用により、一方の板ではさらに酸化され、もう一方の板では脱酸されます。もう一方。 しかし、鉛丹を取り付ける方法には技術的な改良が必要で、基本的には鉛グリッドを使用するもので、空のセルに鉛丹の生地と弱硫酸のリサージを充填するものでした。 フィッツジェラルドバッテリーは、金属ベースを使用せずに酸化鉛タイルを使用しています。 一般に、多くのバッテリー システムが存在しますが、ここでは最良のものの 1 つだけを示します (表の図 8)。 ハーゲンの鉛グリルは、向かい合う 2 つの突起で構成されており、酸化鉛の破片がフレームから落ちるのを防ぎます。 線に沿って特別に描かれたカット 腹筋そして CD本図はこのフレームの構造を説明したものです。 1 つのフレームには赤色の鉛が充填され、もう 1 つのフレームにはリサージ (鉛の酸化状態が最も低い) が充填されます。 奇数枚、通常は 5 枚または 7 枚のプレートが、悪魔で説明されているのと同じ方法で接続されます。 2; 最初のケースでは 3、2 番目のケースでは 4 がリサージで覆われています。 ロシアの技術者のうち、ヤブロチコフとホチンスキーは電池の設計から恩恵を受けた。 これらの二次的な要素は、技術的な不便さを表しており、非常に厄介です。 重い、とりわけ、発電機からの直流電流をこの目的に使用することが不可能な場合に、家庭用の照明にさまざまな技術的応用がなされています。 ある場所で充電したバッテリーを別の場所に持ち運ぶことができます。 現在では、主要な要素ではなく、いくつかの特別なルールに従ってダイナモが充電されています (ダイナモ、電気照明を参照)。

ガルバニック電池の組成。電池は、1) 直列接続、2) 並列接続、3) 前の要素を組み合わせた 3 つの要素で構成されます。 図では。 表 1 は 3 つのダニエル素子の直列接続を示しています。右から数えて最初のペアの亜鉛は銅テープによって 2 番目のペアの銅に接続され、2 番目のペアの亜鉛は 3 番目のペアの銅に接続されています。 最初のペアの銅の自由端は、バッテリーのアノード、つまりプラス端子です。 3 番目のペアの自由端は、バッテリーのカソード、つまりマイナス端子です。 これらの同じ要素を並列に接続するには、すべての亜鉛を金属テープで相互に接続し、すべての銅シートをテープまたはワイヤーで亜鉛から切り離して 1 つの全体に接続する必要があります。 複雑な亜鉛の表面がカソードとなり、複雑な銅の表面がアノードになります。 このようなバッテリーの作用は単一セルの作用と同じであり、その表面積はバッテリーの単一セルの 3 倍になります。 最後に、3 番目の接続方法は少なくとも 4 つの要素に適用できます。 それらを 2 つ並列に接続すると、2 つの複雑なアノードと同じ 2 つのカソードが得られます。 最初の複合アノードを 2 番目の複合カソードに接続することにより、二重表面を持つ 2 つの要素からなるバッテリーが得られます。 くたばれ。 3 つのテキストは 8 つの元素からなる 2 つの異なる複雑な化合物を示しており、それぞれが黒いスペースで区切られた 2 つの同心円で表されています。 詳細には立ち入りませんが、次のとおりです。 外観これらの電池を構成する方法は、今説明したものとは異なります。

(I) では 4 つの要素が直列に接続されていますが、一端では外側の 2 つの亜鉛が金属ストリップによって接続されています。 KKさん反対側では、外側の 2 枚の銅板がプレートで接続されています。 ああ、どちらが陽極であるのに対し、 品質管理 - 複雑な電池の正極。表面積の 2 倍の 4 つの要素を直列に接続したものに相当します。 図３（II）は、直列に接続された４重面の２つの要素に相当する電池を示している。 特定の方法で構成されたバッテリーが必要な場合は、オームの公式 (ガルバニック電流) によって完全に明らかにされますが、そこから生じる規則に従って、特定の数のガルバニック要素を持つ導体に対して最良の効果を得るには、内部の抵抗が外部導体の抵抗に等しいか、少なくともそれにできるだけ近いように、それらから電池を構成する必要があります。 これに、直列接続では内部抵抗が接続ペアの数に比例して増加し、並列接続では逆に抵抗がこの数に比例して減少することも付け加えなければなりません。 したがって、ガルバニック電流に対して大きな抵抗を示す電信線では、バッテリーは直列に接続された要素で構成されます。 外科手術 (ガルバノコースティクス) では、並列接続された要素のバッテリーが必要です。 地獄が描かれています。 3(I)バッテリーを表します 最高の接続 8 つの要素で構成され、単一要素の内部抵抗の 2 倍である外部抵抗に作用します。 外部抵抗が最初のケースの 4 分の 1 である場合、バッテリーは地獄のような状態になるはずです。 ３（Ⅱ）。 これは、オームの公式を使用した計算から得られます。 [要素と電池については、Niodet の著作 (D. Golov によるロシア語訳 - 「電気要素」1891 年) を参照。 あまり詳しくない：「Die galvanischen Batterien」、ハウク、1883年。雑誌「Electricity」の記事、1891年と1892年]

ガルバニ電池の比較自分たちの間で。 これに関連する注記は、要素の説明の一部に記載されています。 ガルバニ電池のメリットは、発生する電流の強さとその作用の持続時間、つまり最初の量ともう 1 つの量の積によって測定されます。 アンペアを電流の単位とし（ガルバニ電流を参照）、時間を時間の単位とすれば、ガルバニ電池の性能をアンペアアワーで測定できます。 たとえば、バッテリーはサイズに応じて 40 ～ 90 アンペアアワーを供給できます。 電流によってもたらされる仕事、いわゆる蒸気馬の 1 時間の仕事に相当する仕事を測定する方法については、仕事、電流のエネルギーを参照してください。

ガルバニ電池

Daniel-Jacobi ガルバニ電池の図

ガルバニ電池- 電解液中の 2 つの金属および (または) その酸化物の相互作用に基づいており、閉回路内で電流が発生します。 ルイジ・ガルヴァーニにちなんで名付けられました。

接触すると電流が発生する現象 異なる金属 1786年にイタリアの生理学者でボローニャ大学医学部教授のルイジ・ガルヴァーニによって発見されました。 ガルヴァーニは、銅製のフックに取り付けられた、解剖されたばかりのカエルの後肢の筋肉が、鋼鉄のメスで触れられたときの収縮を説明した。 この観察は発見者によって「動物の電気」の現れであると解釈されました。

電気化学発電機（燃料電池）- これらは、化学エネルギーから電気エネルギーへの変換が起こる要素です。 酸化剤と還元剤はセルの外部に保管され、動作中は連続的かつ個別に電極に供給されます。 燃料電池の動作中、電極は消耗しません。 還元剤は、液体または気体の水素 (H 2)、メタノール (CH 3 OH)、メタン (CH 4) です。 酸化剤は通常、空気酸素または純酸素です。 酸素水素では 燃料電池アルカリ電解液を使用すると、化学エネルギーが電気エネルギーに変換されます。 発電所は宇宙船で使用され、エネルギーを供給します 宇宙船そして宇宙飛行士たち。

応用

• 電池警報システム、懐中電灯、時計、電卓、オーディオシステム、おもちゃ、ラジオ、自動車機器、リモコンに使用されます。
• 電池これらは車のエンジンを始動するために使用されるほか、人口密集地から離れた場所での一時的な電力源としても使用されます。
• 燃料電池生産で使用される 電気エネルギー（発電所）、非常用エネルギー源、自律電源、輸送、車載電源、モバイル機器。

こちらも参照

文学

• アフメトフ NS. 一般および無機化学
• アクセノビッチ LA 物理学 高校： 理論。 タスク。

リンク

ガルバニ電池	ガルバニ電池 ダニエル | アルカリ元素 | | ドライエレメント | 集中要素 | 亜鉛エアエレメント | ウェストン法線要素
電池	鉛酸 | 銀亜鉛 | ニッケルカドミウム | ニッケル水素 | ニッケル亜鉛電池 | リチウムイオン | リチウムポリマー | 硫化鉄リチウム | リン酸鉄リチウム | チタン酸リチウム |バナジウム | 鉄ニッケル
燃料電池	直接メタノール | 固体酸化物 | アルカリ性
モデル	バッテリー | 電池 | 燃料電池
デバイス	アノード | カソード | 電解質

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ガルバニ電池、一次元素、デバイスに含まれる物質の化学エネルギーによりデバイス自体で直接得られる電気エネルギー源であり、電離が可能です。 化学変化を伴わずに、電気エネルギーのガルバニック生成が可能な既知のケース (集中回路) があります。 したがって、ガルバニ回路のより広い概念には、純粋に物理的な性質の現象のグループも含まれますが、特別なデバイスの形で電気エネルギー源として使用されるわけではありません。

ガルバニ電池の内部構造には、次の部分が含まれます。 1) 第 2 種の導体 (電解質) で構成されるイオン化媒体。実際に使用されるガルバニ電池 (水力発電セル) では、これは水溶液です。 化学物質; 2) 電解液と接触し、外部回路へのリード線を備えた、第一級導体 (金属、金属伝導性を有する酸化物など) で作られた電極。 上記のコンポーネント d. b. ガルバニ回路に正しく構成されており、たとえば金属 M 1 および M 2、およびその塩の溶液 M 1 X 1 および M 2 X 2 から形成されるその記号は次のとおりです。

ここで、矢印は内部回路と外部回路の電流の方向を示しており、回路の異なる部分の接触点で生じるEMFは、ある電極から別の電極に向かう必要があります。

図では。 図 1 は、正しく構築された回路を示しています。結果として生じる EMF は、ある電極から別の電極に向けられます。 図の。 2 - 誤って構築された回路: 2 つの短絡回路。その EMF は電極に沿って方向付けられ、結果として生じる 1 つはゼロです。 閉ガルバニ回路における電流の流れ図を図に示します。 3.

負に帯電したイオン (アニオン) が放出される電極のことを、電気化学ではアノードという名前が確立しています。 カソードの正イオンの放出が起こるのと同じもの） - カソード。 したがって、ガルバニ電池の内部回路では、アノードが負極、カソードが正極となります。 外部から電流を流すと、電流の逆方向、すなわち正極のアニオンの放電により陽極となり、陽イオンの放電により負極が陰極となります。 化学的な観点から見ると、アノードで起こるプロセスは酸化反応と同じであり、カソードでのその逆のプロセスは還元反応と同じです。

I. ガルバニ電池の理論。 電流源としてのガルバニ電池は、1) その電気的特性の側面から、2) 電流の通過に伴う化学変化の側面から、3) 物理的状態とその側面から研究されます。 物理的及び化学的性質活性物質。

ガルバニ電池の一般的な特性。 ガルバニ要素の特性量は次のとおりです。 E - EMF。 V = f(I, R, t) - 電流 I、外部抵抗 R、放電時間 t の関数としての閉素子の電圧。 r - 内部抵抗。電極のサイズと電解質の抵抗に依存します。 場合によっては、r = f(t, t")、つまり r は放電時間 t または蓄積時間 t" の関数です。 分極起電力 Ep = f(I, t) は、内部損失という一般名で r と組み合わされることもあり、Ep は E の % として表されることもあります。これらの量を関連付ける方程式は次のとおりです。

分極起電力が電流の強さに比例すると仮定し、つまり現実に近い Ep = k∙I と仮定し、k + r = c をとると、次の式が得られます。 外部特性ガルバニ電池:

ここで、c" = c∙V、および現在の強度:

n 個の要素がバッテリーに直列に接続されている場合:

n個の要素を並列に接続する場合:

電池内の他の要素グループは、現在ほとんど使用されていません。 起電力:

力

R = s での最大電力

E = 1 V、c = 1 オームのガルバニ電池の外部特性を図で示します。 4; 最大有効電力は、所定の電流および回路電圧 = 電源起電力で可能な電力の 25% にすぎないため、ガルバニ電池は本質的に非常に低い放電電力で動作するように設計されていることは明らかです。

電流容量。 I = Const の場合、

R = 定数の場合、

ここで、t 0 は時間単位の放電期間です。

エネルギー容量:

I = Const の場合、

R = 定数の場合、

熱力学理論。 熱力学の観点から、ガルバニ電池内で起こる化学プロセスは等温可逆的であると考えられており、それらに自由エネルギー方程式を適用することにより、化学反応の熱効果を起電力に関連付ける式が得られます。ガルバニ電池。 ヘルムホルツ方程式:

ここで、E は V のガルバニ電池の起電力です。 Q - 熱効果（cal）。 n は化学反応に入るイオンの価数で、その熱効果は Q です。 F - ファラデー = 96540 C = 26.8 Ah; 0.239 - 換算係数 J から cal; T は化学プロセスの絶対温度です。 dE/dT - 起電力の温度係数。 ガルバニ電池の場合、通常は 1° あたり 1 mV 未満です (表 1 を参照)。

特定のガルバニ電池の場合、EMF の温度係数は、反応する物質の濃度と T° に応じてその値と符号が変化する可能性があります。 与えられたテーブル 2は、さまざまな温度でのガルバニ電池の起電力の値を示し、起電力の温度係数の対応する値を計算し、その変動性を検証することも可能にします。

温度係数が最も低いガルバニック素子は、他の多くの条件の影響を受けますが、EMF 規格として使用されます。 dE/dT の値がゼロに近いかゼロに等しい場合、より簡単な式 (トムソンの法則) を適用してガルバニ電池の EMF を計算できます。

上記の式を使用するには、dE/dT を実験的に決定し、ガルバニ電池の化学反応の全体的な熱影響を正確に計算する必要がありますが、これは困難であり、常に可能であるとは限りません。 この問題は、熱力学第 3 法則の助けを借りて解消され、熱データのみからガルバニ電池の EMF を計算することが可能になります。

ガルバニ電池の浸透圧理論。 ネルンストのガルバニ電池の浸透理論に基づく電極と電解質のペアの接触電位 ε は、次の式で表されます。

ここで、n と T は上記の意味を持ちます。 R/F は電解気体定数であり、ε を V で表すと数値は 0.864x10 -4 となります。 P は電極材料の溶解弾性です。 p = kC は溶液内のイオン圧力で、C はイオン濃度であり、グラムイオン/l で表されます。 ネルンストの公式により、アノードとカソードでの現象を別々に研究することができます。 電解質中のイオンの濃度に応じて次の式を使用する方が便利です。

ここで、ε 0 は各イオンの定数値特性であり、1 リットルあたり 1 テストグラムのイオンを含む電解質に対する対応する電極の電解電位と呼ばれます (ε 0 は 18° で与えられ、参照表の電極に対応する符号が付いています)。 (0.058∙ log C)/n は濃度変化の補正項であり、陽イオン Mà M + が生成する場合は符号 (+)、生成される場合は符号 (-) が付きます。陰イオンの形成 Xà X – 。 ガルバニ回路の EMF は、個々の電極の電位差として得られます。

ε を直接測定する場合、補助電極は条件付きゼロ (通常は通常、水素 ε n またはカロメル ε c ) として使用され、次の式で関連付けられます。

補助電極を介したテスト電極の絶対電位 (一般に受け入れられている値ではありません) は、次の方程式から決定されます。

またはグラフィカルに - 図を参照してください。 5とテーブル。 3.

図では。 ５Ｃはカロメル電極に対する電位、Ｈは水素電極に対する電位、ｐＨは水素イオンの濃度、Ｎは標準溶液を示す。

閉回路における現象（ガルバニ電池の分極）。 電流が流れると、電極の電位とそれに伴う起電力は、抵抗の変化により、電極の電流密度とガルバニ電池の放電時間に応じて、開回路での初期値が変化します。電解質および部分的に電極の、時間の経過に伴う活性剤の組成および濃度の変化によるもの。 これらの理由が組み合わさった影響は、ガルバニ電池の放電時の内部損失の増加として表され、ガルバニ電池の分極と呼ばれます。 分極の性質と程度 (この一般的な意味で) が、ガルバニ電池の最も重要な技術的特性を決定します。 次のタイプのガルバニック分極が区別されます (表 4)。

脱分極。 ガルバニ電池に適用される場合、脱分極は、その重要性が低いために陽極に対して何も対策が講じられていないという事実を考慮すると、通常、陰極の脱分極のみを意味します。 したがって、デポラライザーという名前は追加の材料を意味するのではなく、カソードに作用する主な物質を意味します。もちろん、これは完全に正しいわけではありません。 技術的および経済的理由により、いわゆる固体金属をアノードとして使用するガルバニ電池が実用上最も重要になっています。 可溶性電極、およびカソードとして - 多孔質、不溶性、ほとんどが酸素の電極。

開回路現象(ガルバニ電池の自己放電)。 ガルバニ電池の副プロセスは、外部回路が開いているときに発生する二次反応に関連しています。 彼らは持っている 非常に重要ガルバニ電池を保管するためのもので、いわゆる電池の自己放電を引き起こします。 内部的な理由（もちろん除く） 短絡、製造上の不注意など）、自己放電を表にまとめました。 5.

金属ペア（グループ A、a）の作用の程度は、回路の起電力によってあまり決まりません。

次の回路の起電力はどれくらいですか:

これは、特定の材料の表面で水素を放出するために必要な追加の電圧（過電圧）の量によって決まります。 滑らかな表面を持つ最も重要な材料のこれらの追加応力の値を表 6 に示します。

これは、たとえば、亜鉛ガルバニ電池に鉛が存在しても無害であることを説明します。

II. ガルバニ電池の主な種類。 テーブルから見えます。 7。

この要約は、アノードに関しては、Volta の最初のガルバニ電池ですでに問題が技術的に満足のいくように解決されていることを証明しています。 亜鉛は現在でも、ごく稀な場合を除いて、陽極として欠かせない材料となっている。 ガルバニ電池の歴史全体は、一般にカソード、特に酸素電極として最適な材料の探索、そして部分的には電解質の組成と加工に関連しています。

で生産できます さまざまな兆候。 1 つの流体を含む要素と 2 つの流体を含む要素への構成的な分割は、現在では時代遅れです。 元素科学の歴史によって確認されている非常に重要なことは、カソード材料の化学組成と初期の物理的状態です (表 8)。

ガルバニ電池のさまざまなグループの代表的な画像を表に示します。 I には、基本的な化学プロセスと対応する起電力が示されています。

A) 液体陰極材料を使用したガルバニ電池(デポラライザー)。 グループ「a」のガルバニ電池 - ほとんどの場合、透過性の仕切りの有無にかかわらず、2 つの液体を含む要素には ch があります。 ああ。 歴史的関心と学術的重要性 (古典的なダニエルガルバニック回路)。 ダイヤフラムのないマイディンガー素子は、電信の実践でより顕著に使用されています。 このグループの後のガルバニ電池は、ダイヤフラムを備えたシュスター素子です。

隔壁の細孔に半透膜を備えた L. ダリモント。

b) 固体陰極材料を使用したガルバニ電池。 グループ「b」のガルバニ元素は現在、実用上最も重要です。 カテゴリ「A」に従って、表に示されているものに加えて、それらが含まれます。 医療目的で使用される塩化銀を含む I エレメント、通常のエレメント電圧標準として知られています - クラーク:

亜鉛+水銀 2SO4 =ZnSO4+2水銀 、EMF 1.433 V（15°）、

そしてウェストン：

Cd + Hg 2 SO 4 = CdSO 4 + 2Hg 、20°でEMF 1.0184 V。

カテゴリ「B」によると、このグループのガルバニ電池には、中性電解液を使用したよく知られたルクランシュ素子の多数の実行形式に加えて、アルカリ電解液を使用したいくつかのタイプの電池 (Lalande、Edison、Wedekind など) が含まれます。 )、次のスキームに従って動作します。

化学反応：

これらの現代アメリカのデザインの 1 つを図に示します。 6 (左の写真は未使用のガルバニ電池、右の写真は放電済み)。 ビットグラフを図に示します。 7。

これらの要素は鉄道やその他の信号に使用され、100 ～ 600 Ah の容量のサイズで製造されます。

電圧が低いため、動作コストが高くなります。 これらの要素は温度変動に敏感です。 酸性電解質を持つこのグループの要素も知られており、次のスキームに従って動作します。

化学反応：

懐中電灯のこのタイプの要素の形状を図に示します。 8.

V) ガス状の陰極材料を備えたガルバニ電池。 グループ「B」のガルバニ元素は、近年（現在まで主にフランスで）産業上の重要性を獲得し始めています。 は、空気脱分極、または空気酸素による脱分極を伴う元素として知られています。 Feri 要素は、広く認知された最初の要素の 1 つです。 Feri は、ガス電極の研究により、ガルバニ電池における亜鉛の消費量を大幅に節約するという問題を解決する方法を提供しただけでなく、酸素がガスからイオン状態に移行する際の困難を回避することに成功しました。同時に偏光解消メカニズムを実験的に明らかにします。 この要素の装置（図9）の本質は次のとおりです。容器の底には水平の亜鉛プレートがあります。 そのすぐ近くには、特別に製造された、高い多孔性と導電性を備えた垂直カーボン電極があり、電解質 (塩化アンモニウム溶液) の上に突き出ています。

Feri元素の物理化学過程。 理論式

完全に正確ではありません。 実際、このプロセスは 2 つのフェーズに分かれています。 最初のフェーズでは:

従来のルクランシュ電池と同様に ZnCl 2 が形成されますが、作業が進むにつれて電解質は 3 つの層に分離します。特に重い ZnCl 2 (弱酸性媒体) が底部に残り、亜鉛を覆い (図 10)、保護されます。不均一な腐食によるものです。 石炭上に形成された NH 4 OH のより軽い溶液が上部に浮き上がり (弱アルカリ性媒体)、外側の層が互いに近づくにつれて、消費されなかった NH 4 Cl の大部分が中性の溶液が中央に残り、NH 4 の総含有量が減少します。溶液中の Cl が減少すると、プロセスの第 2 段階が始まります。

さらに、ＮＨ ４ Ｃｌが部分的に再生され、酸化亜鉛の沈殿物が外層の接合部の境界に落ちる。 亜鉛に面する炭素電極の下部は常に清浄な状態を保ち、最も重要なことに、ZnCl 2 溶液に浸されています。

液体対の逆方向の起電力 (図 11)

は約 0.25 V ですが、炭素電極で短絡されているため、主 EMF は減少しません。

下部の炭素（ガス）電極は吸着された水素で飽和し、上部は酸素で飽和します。 この電極の脱分極の程度は、短絡されたペアの動作によって決まります。

EMF ~ 0.5 ～ 1.0 V あり。

これは、Ch に依存する素子の動作の安定性を説明します。 ああ。 カーボン電極の品質について。

ガルバニ電池と気体、固体および液体の陰極材料との比較。 フェリ素子とルクランシェ素子の放電量の比較グラフを図に示します。 12.

カソード材料の物理的状態が異なる場合の要素の材料消費量の比較を表に示します。 非常に弱い電流またはより強い電流で断続的に放電した場合を図９に示す。

Feri は、1 つの Ah を生産するのにかかる比較コストを次のように示しています。

Feri 要素に加えて、Le Carbone による空気脱分極を使用した要素や、Ney、Nyberg、Jungner によるアルカリ電解質を使用した要素が現在知られています。 図では。 図 13 は、5 オームの一定抵抗における Le Carbone タイプ AD 220 のガルバニ電池の放電グラフを示しています。

ガルバニ電池は湿潤状態および乾燥状態電解質の状態によって区別されます。液体の水溶液の形、またはある種の増粘剤（デンプン）を使用してゼリー状の粘着性の塊に変換されたもの、または最終的には座りっぱなしで注がれない形で区別されます。 1 つは、多孔質の不活性フィラーの塊に液体電解質を含浸させたもの ( おがくず、石膏、砂、ボール紙）。

乾式電解質を備えたルクランシュ型ガルバニ電池は、長い間、実用化され、産業上最も重要視されてきました。 この点に関して、 最近その中で起こる物理的および化学的プロセスを明らかにするために多くの研究が行われてきました。 この要素のガルバニ回路図:

MnO 2 から Mn 2 O 3 への脱酸は確立されています。 Feri 要素 (電極の垂直配置と電解質中の ZnCl 2 の存在) とは対照的に、ここでは低移動度電解質の分離はそれほど起こりません。 化学反応には 3 つの段階があります。

さらに、特定の条件下での NH 4 OH と ZnCl 2 の相互作用には、次の方程式に従ってオキシ塩化亜鉛の形成も伴います。

MnO 2 の実際の消費量は、式 1、2、または 3 で必要とされる量よりも少なくなる場合があります。これは、大気中の酸素へのアクセスが確保されているか、その他のまだ十分に理解されていない吸着が存在する可能性があるため、反応に大気中の酸素が関与することで説明されます。カソードでの現象。 電極の分極は主に OH- イオンの濃度の増加によって引き起こされ、程度は低いですが Zn++ イオンの濃度の増加によって引き起こされます (表 10)。

機械的分極は、ZnCl 2 ・2NH 3 の堆積によっても発生します (表 4 を参照)。 Zn(OH) 2 および Zn(OH)Cl。 最後の 2 つは特に有害で、多孔質カソード (凝集体) 内の電解質のアクセスを妨げます。 Feri エレメントを除き、湿式エレメントと比較して乾式エレメントの自己放電は大幅に少なくなりますが、製造方法と品質に大きく依存します。

乾式ガルバニ電池の分類。 数年間の供給が必要な場合や、その他の特定の動作条件 (熱帯諸国など) では、長期保管のために未充電または完全に充電されていないガルバニ電池を使用することを好みます。使用前に作動状態に戻してください。 ただし、このような要素の耐用年数は、従来の乾式ガルバニ電池の耐用年数よりも短いことに留意する必要があります。

乾式ガルバニ電池の設計は多種多様であることを考慮して、長期保管条件がどの程度満たされるか、およびどのように満たされるかを簡単に示すとともに、設計上の特徴に応じた乾式ガルバニ電池の分類 (表 11) を以下に示します。 さらに表に。 IIはそれらのいくつかの実装形態の例を示す。

Ⅲ． ガルバニ電池の応用. ガルバニ電池からの電気エネルギーのコスト。 電極として使用できる材料の理論的消費量、およびこれらの材料の 1 Wh あたりのコスト比 (1914 ～ 1918 年戦争前) (表 12) は、後者の選択がコストの高さ (特に Cd) によって制限されていることを示しています。 、Ag、Ni、Pb)、または技術的な困難、例えば Al、H 2)。

さらに、実際に最も経済的に動作する Feri 素子の 1 有用 Wh のコストが約 80 コペイカであることを考慮すると、材料の消費量だけを考慮すると、経済的および技術的な理由から、ガルバニ素子は一般にエネルギー消費が少なく、特に放電電力が低い受信機が消費される場合にのみ使用されます。 さらに、多くの場合、ガルバニ電池の使用は、その効率ではなく、その代替不可能性と多くの実用的な利便性によって決まります。 後者は、ルクランシュ タイプの元素、特に乾燥元素の主な分布を説明します。

電気的には、表に示すモードでガルバニ電池の使用を組み合わせることができます。 13.

さまざまなタイプのエレメント、たとえばフェリータイプのエレメントとルクランシェタイプの乾式エレメントの技術データを比較すると、特定の負荷で約 50 Wh/l の同じ使用量が得られることがわかります。 Leclanchet タイプのエレメントの場合は 0.1 ～ 0.25 A/l、Feri タイプのエレメントの場合は 0.02 ～ 0.05 A/l のみです。 これは、効率の点で利点があるにもかかわらず、Feri タイプのガルバニ電池の成功が比較的少ないことを説明しています。 より完全な比較評価を行うには、放電電圧の許容範囲やその他の多くの条件を考慮する必要もあります。 現在までのところ、ルクランシュ システムは最も成功したシステムであると考えられており、実際に遭遇する受信機のさまざまな動作モードに他のシステムよりも容易に適応でき、これがこのシステムが広く普及している理由となっています。

ガルバニ電池の工業生産。 グループ「1、b」（表 13）のガルバニ電池、つまりゼリー状の電解質で乾燥したものは、工業的に最も重要です。 これらのガルバニ電池の生産規模は表からわかります。 14.

現在、多くの国がガルバニ電池の生産を正常化しています。 ドイツでは、乾電池8種類、湿電池2種類、ポケットバッテリー1種類が規格化されています。 アメリカでは乾電池が２種類、ポケット電池が５種類、陽極ラジオ用電池が２種類あります。 固定電解質を備えた亜鉛-炭素-マンガン過酸化物ガルバニ電池に関する全連合規格草案 (表 15) では、7 種類の乾式および水充填ガルバニ電池が規定されています。

ラジオ用電池 (アノードとフィラメント)、特に前者の製造には、要素の均質性など、最も高い要件が求められます。 現時点では、そのデザインは国内だけでなく海外でもまだ決定的に確立されているとは言えませんが、最近、特にアメリカでは、その製造技術が非常に完成度に達しています。

図では。 図１４は、アノード電池の周期的な放電のグラフを示す。 図 15 は、無線バッテリーの要素の 1 つの図を示しています。

乾式エレメント製造用の基礎材料。 過酸化マンガンまたは二酸化マンガンは、導電率が低いため、炭素導体ロッドを取り囲む多孔質 (最大 40%) の塊である、いわゆる凝集体の形で黒鉛粉末と緊密に混合して使用されることが最も多いです (表 II を参照)。 。 材料費のバランスは、主に次のものから構成されます（割合）。

ガルバニ電池における活物質を最大限に使用するための産業上の要件は、a) 自然消費に対するこれらの物質の耐性の側面、および b) 動作中の活物質の活性の側面の 2 つの側面から考慮される必要があります。 最初の要件は主にアノードに適用され、2 番目の要件はカソードに適用されます。 亜鉛に関しては、その表面と結晶構造の状態、つまりこの圧延材料の加工に依存する特性によって、化学組成以上に（少なくとも）役割が果たされることが確立されています。 二酸化マンガンとして次のものを使用します: a) マンガン鉱石 (パイロルサイト)、b) 人工 (化学的に得られる) 過酸化マンガン、c) 両方の混合物、たとえば、前者を 2 重量部、後者を 1 重量部2番。 1 つ目はより大きな抵抗と導電率によって区別され、2 つ目はより大きな活性によって区別されます。 パイロルサイトの鉱物学的起源と重合度も非常に重要です。 ソ連では、チアトゥラ パイロルサイトがほぼ独占的に使用されています。 凝集体における MnO 2 の使用は、a) 使用する黒鉛の性質、b) 両方の成分の粉砕の程度 (粒径は約 0.05 mm)、c) それらの導電率、d) 組成に大きく依存します。混合物の量とその調製（圧力）、そして最後に e) MnO 2 とグラファイトの吸着能力。 平均して、0.7 V までの連続放電では、乾電池でのパイロルサイトの使用率は 20 ～ 30% (Mn 2 O 3 への脱酸素) にすぎず、人工過酸化マンガン (MnO 2) は 60 ～ 70% です。 現代の元素における比率 (MnO 2 /グラファイト) は 2 ～ 4 です。

乾式ガルバニ電池の電解質。 乾式ガルバニ電池の品質、特に保存能力は、電解質の化学組成だけでなく、物理的特性、充填方法などにも大きく依存します。さまざまな濃度のアンモニアを図に示します。 図１６から、２０％純粋なＮＨ ４ Ｃｌ溶液では最小限の腐食が発生することが分かる（個々の不純物の影響はドラッカーによって考慮されている）。

理論によれば、乾電池の電解液中の NH 4 Cl 濃度が最大であることが望ましいとされています。 図からわかるように、亜鉛の溶解を減らすという点で有用な添加剤の 1 つは塩化亜鉛です (ネルンストの式を参照)。 図１７は、様々な濃度のＺｎＣｌ ２ 溶液１００ｃｍ ３ 当たり２５ｇのＮＨ ４ Ｃｌを含む溶液についてのグラフである。

このグラフから、亜鉛アマルガム化の影響は、ZnCl 2 が存在しない場合にのみ腐食に大きく影響すること、また、ZnCl 2 含有量が 25% (比重 1.24) を超えて増加すると、腐食への影響がはるかに小さくなることが明らかです。理論から導き出される結果は、Zn(OH) 2 の急速な形成に関して好ましくありません。 興味深いのは、ZnCl 2 の最適な濃度が ZnCl 2 ・2NH 4 Cl 錯体に相当すると考えられることです。 電解液の特性の中でも特に粘度は重要です。 ドラッカーによれば、NH 4 Cl 溶液の 5% ペーストは 10% ペーストよりも亜鉛に対する影響が少ないとのことです。 電解質をゲル化させる方法としては、1) セルに電解液を満たし、加熱してペースト状にする方法（通常の方法）、2) 塩化亜鉛を用いて常温でゲル化させる方法が知られています。 通常、小麦粉１重量部に対してデンプン２重量部の混合物が増粘剤として使用される。 乾燥要素に最も適しているのは粘稠な黄色がかった塊であることが確立されており、これは糊化時間が最も短い組成物の場合に得られる。 溶液のゼラチン化速度に対する ZnCl 2 濃度の影響を図に示します。 18.

得られた比率により、2 つの非増粘組成物を別々に使用することが可能になり (表 16)、これらを室温で混合すると、必要な特性の多くが得られ、さらに、事前に計算された時間内で得られます。

ZnCl 2 のこの貴重な性質は、上記の性質と合わせて、その吸湿性と保存性の特性を考慮すると、電池の動作の結果として形成される、新鮮なガルバニ電池への一見不可解な物質の導入の両方を説明します。 、および容量と保存期間の点での利点は、液体要素やZnCl 2 を使用しない他の形態の前に、工場で製造された乾燥要素が持っています。 ＮＨ ３ との二重化合物の形成は、最近、ＮＨ ４ Ｃｌを含まない電解液、すなわち塩化マンガンを添加した塩化マグネシウムを使用することによって防止されている。 凝集体を電解質で飽和させ、電池を充填する方法は、Zn を大気中の酸素の作用から保護するという保存方法と関連して考慮する必要があります。 適切な機能に必要であり、Feri 型電池の底部にある亜鉛には無害ですが、逆に、乾燥ガルバニ電池内の空気酸素は、特に濃度カップルと組み合わせると、亜鉛に強い破壊作用を及ぼします (図 19)。垂直設置の場合は電極に沿って作用します。

ガルバニ電池の製造技術的方法。 ガルバニ電池の工場生産は、次の主な作業に分かれています: a) 亜鉛極の生産、b) カソード (凝集体) の準備、c) 電解質の準備、および d) これらのコンポーネントの組み立て。 最初の作業は、亜鉛シートの切断、パターンの曲げ、はんだ付けといった通常の機械技術で構成されます。 亜鉛棒のプレス加工や電気溶接も行われます。 特定の粒子にふるいにかけられ、特定の割合で混合された黒鉛と軟輝石からの凝集体の調製は、必要なサイズのブリケットをプレスすることから成ります。 ２つのプレス方法が知られている：１）石炭に直接プレスする方法、および２）テンプレートロッドをプレスし、その後除去し、続いて形成されたチャネルに石炭を挿入する方法。 最初の方法の利点は、焼結石炭の接触抵抗を低減できることです。 2 つ目は、プレス中に高圧を使用する可能性です。 近年、自動プレスが普及してきました。 石炭の上に置かれた圧縮された塊は、機械的強度を高め、塊を欠けから保護するために、通常は細い紐でらせん状に締め付けられた布または紙のカバーの中に置かれます。 この技術は焼結結束と呼ばれ、通常は手作業で行われます。 アメリカでは、より高度な技術が実践されています。面倒な結び方をせずに凝集体をボール紙で覆い、凝集体と亜鉛の間の空間全体を埋めるボール紙の外装は、同時にセパレータとして機能すると同時に、電解液の充填剤の役割も果たします。 。 小さなサンプルのストラップ掛けを機械化する可能な方法の 1 つを図に示します。 この方法によれば、カバーをかぶせた凝集体が、冷たいまたは加熱されたマトリックスの穴を通してわずかな摩擦で押され、対応して配置されたパンチが底部をシールする。

半自動機械は、クランプ（真鍮キャップ）を取り付けるためにも使用されます。 そのうちの 1 つのデバイスを図に示します。 21.

技術データ: 重量 96 kg、消費電力 1/2 l。 秒、生産性1500個。 同様に、大量生産の場合、ｂ． またはガルバニ電池を組み立てる他の方法が機械化されています。

ガルバニ電池の試験。 電気的特性は、1) 定電流 I = Const および 2) 定抵抗 R = Const の 2 つの方法を使用してテストされます。 単純さのため、2 番目の方法の方が一般的です。 試験は以下の種類に分けられます。 1) 外部特性または内部抵抗の試験。 得るために 線形依存性 V = f(I) V の読み取り値は定常値で取得する必要があります。 2) 連続放電による容量試験 I = Const または R = Const における V = f(t)。 3）収納能力テスト。 信頼できる方法はまだ開発されていません。 ガルバニ電池の一定期間の保存におけるEMFの変化や内部損失の増加によって間接的に正確に判断されることはありません。 ４）条件下での最大出力の試験ｂ． または m. ガルバニ電池の実際の動作条件に近い (米国の基準による周期的放電)。 ソ連では、ch. ああ。 最初の 2 種類のテスト。 現在、3 番目のタイプを使用する試みが行われています。 ガルバニ電池の最も一般的な放電は 10 オームの抵抗です。

MnO 2 を使用したガルバニ電池の R = Const における関数 V = f(t) の形式は、次の方程式で非常に厳密に表現されることが確立されています。

ここで、V H は初期電圧、b は要素定数、t は時間です。 この関係により、平均電圧 V avg を分析的に決定することができます。 任意の最終電圧 V K まで。 式から

その結果、ガルバニ電池の対応する容量も決まります。

ここで、t 0 は時間単位の放電期間です。 最初の方程式は V K まで適用できます。 = 500 時間までの放電モードで 0.7V 以下。

より長いモード (通常は実際には使用されません) では、元の放物線形状からの曲線の偏差 (すべてのガルバニ電池ではありません) が観察される可能性があります (図 22 および 23 - 同じサイズ以下のガルバニ電池について取得した曲線)同じ条件です）。

このような場合、方程式を適用すると、

より高い最終電圧によって制限されます。 さまざまなモード R = Const でのロシア製品のガルバニ電池の容量変化の性質が、いくつかのサイズの要素について「放電時間 - 容量」図に示されています (図 24)。

この図から、異なるサイズのガルバニ電池の同じモードに対応する点は、次の式からわかるように、座標の原点 (抵抗線) から引かれた直線上にあることが明らかです。

なぜなら、Ｖ Ｈ 、Ｖ ｃｐ の非常にわずかな変動があるからである。 = Const、したがって、I avg の値。 座標軸に対する抵抗ビームの傾きを決定する値も = Const、言い換えると、平均放電電流は実質的にガルバニ素子のサイズや形状とは無関係であるとみなすことができ、ガルバニ素子の導電率によってのみ決定されます。外部回路（放電抵抗） 得られた簡単な関係により、グラフが作成される最終電圧までの放電時間グラフから静電容量を簡単に決定することができます。 放電モードによるガルバニ電池の容量の変更に関しては、最近登場した多くの公式を使用して、実践に十分な精度で必要な計算を実行することができます。 これらの公式を使用するときは、それらが経験的なものであるため、厳密に言えば、これらの公式が導出された条件下での製品にのみ適用できることを忘れてはなりません。 I = Const での放電の場合、Peukert の公式は乾電池に適用できます (「電気電池」を参照)。

ここで、t 0 は時間単位の放電期間です。 ロシア製品の場合、V K. = 0.7 V までの指標 n の値は 1.3 に等しいことがわかりました。 アメリカ製品については、Peukert の公式の妥当性も確立されており、乾式要素の 1 つのタイプの V K. = 0.75 V までは値 n = 2 です。 定数 k は要素のサイズによって異なります。 R = Const での放電の場合、式は次の形式になります。

ここで、n は VK に対して 1.5 に等しくなります。 米国製品の場合は = 0.75 V、ロシア製品の場合は 1.3 ～ V K. = 0.70 V。 一般に、定数 n と k に関しては、両方とも V K に依存することに留意する必要があります。 さらに、k は偏光解消質量の量とその使用の程度によって決まり、n は素子の形状と主に偏光解消器の活性層の厚さによって決まります。

乾式要素の放電電圧の温度と放電抵抗への依存性を図に示します。 図 25 は、-22° が放電の臨界温度であることを示しています。 または m. 有意な電流。

ガルバニ電池をテストするための装置は次のもので構成されます。 1) 一連の抵抗と電圧計スイッチを備えた放電ボード (図 26)。

2) 米国規格に準拠した断続試験用の設備。クロック機構 A によって制御されるリレー C が試験対象の回路 E を開閉します (図 27)。

3) 1 日 2 時間点火するバッテリーの定期的な放電をテストするための設備 (図 28)。

さまざまなガルバニック要素が電気工学で長い間使用されてきました。 原点に立った人たちと言えるでしょう 科学研究電気などの現象。 電流の性質を理解するには、まずガルバニ素子とは何かを理解する必要があります。

特徴

各ガルバニ電池は化学的な電流源です。 ここでの電気エネルギーの生成は、酸化還元反応の結果として発生します。 これにより、化学エネルギーが電流に直接変換されます。

標準的なガルバニ電池には異なる電極が含まれており、一方には酸化剤が含まれ、もう一方には還元剤が含まれています。 反応中、両方とも電解質と接触します。 有効期間に応じて、エレメントは使い捨て、再利用、または継続可能になります。 最も普及しているのは通常の電気式で、多くの最新の機器で使用されています。

動作原理

この素子は、物理的特性が異なる 2 つの金属電極で構成されています。 一般に、それらは粘性または液体媒体である電解質中に入れられます。 外部電気回路を使用して電極が接続されると、化学反応が始まります。 このとき、ある電極から別の電極への電子の移動が始まり、これにより電気エネルギーが発生します。

電池の陰極は電子を失う電極で構成されており、その材料はリチウムまたは亜鉛です。 反応中は還元剤の役割を果たします。 したがって、他方の電極は酸化剤であり、正極として機能する。 その材料は酸化マグネシウムですが、水銀や金属塩はあまり使用されません。

電極が配置されている電解質自体は、通常の状態では電流を流すことができない物質です。 電気回路が閉じると、物質はイオンに分解し始め、その結果、電気伝導性が生じます。 電解質の材料は、ほとんどの場合、溶解または溶融した酸、ならびにカリウム塩およびナトリウム塩です。

ガルバニ電池の構造全体は金属容器内に配置されます。 電極は金属メッシュの形で作られ、その中に酸化剤と還元剤が噴霧されます。 時間の経過とともに、酸化物質と還元物質の供給が徐々に減少するため、電気化学反応は弱まります。

で 現代の状況最も一般的な化学電流源はガルバニ電池です。 それぞれに欠点はありますが、エレクトロニクス分野では広く使用されており、改良のための継続的な作業が行われています。 ガルバニ電池の動作原理は非常に単純です。 銅と亜鉛の板を硫酸水溶液に浸すと、プラス極とマイナス極として機能します。

ガルバニ電池の動作原理

導体を使用して極を接続すると、単純な電気回路が表示されます。 素子内部の電流の流れはマイナス電荷からプラス電荷、つまり亜鉛板から銅板へと流れます。 外部回路に沿った荷電粒子の移動は反対方向になります。

電流にさらされると、硫酸残留物および水素イオンの移動がさまざまな方向に発生します。 同時に、水素は銅板に電荷を移動し、残りの酸は亜鉛板に移動します。 したがって、電圧は端子に維持されます。 同時に、水素の泡が銅板上に沈降し、素子の全体的な効果が弱まり、追加の電圧が発生します。 この電圧は分極起電力として知られています。 この現象を回避するために、水素原子を吸収して脱分極機能を発揮できる物質を組成物に導入します。

ガルバニ電池: 利点と欠点

最新のガルバニ電池の製造にはさまざまな材料が使用されています。 最も一般的なのは、フィンガータイプのものに使用される炭素 - 亜鉛元素をベースにした材料です。

その主な利点は、比較的低コストであると考えられています。 ただし、そのような要素は電力が低く、保存寿命が短いです。 最良の選択肢はアルカリ性要素を使用することです。 ここで、電解液は石炭ではなく、アルカリ溶液である。 放電時にガスが放出されず、完全に密閉されます。 アルカリ性要素は保存寿命が長くなります。

ガルバニ電池の一般的な動作原理は、すべてのタイプでまったく同じです。 たとえば、酸化水銀をベースにした元素は構造的にアルカリ性元素と似ています。 これらは、高温に対する耐性の向上、高い機械的強度、安定した電圧値を特徴としています。 欠点は水銀の毒性であり、廃棄物の取り扱いには注意が必要です。