갈바닉 소스. 갈바니 전지: 작동 원리 및 품종

갈바니 전지 및 배터리

G. 요소 또는 갈바닉 커플은 하나 또는 두 개의 다른 액체에 잠겨 있고 갈바니 전류의 소스 역할을 하는 두 개의 금속 플레이트(그 중 하나는 코크스로 대체될 수 있음)로 구성된 장치입니다. 알려진 방식으로 상호 연결된 특정 수의 G. 요소가 갈바니 배터리를 구성합니다. 가장 단순한 디자인의 요소는 토기 또는 유리 비커에 담긴 두 개의 판으로 구성되며 판의 유형에 따라 액체가 부어집니다. 플레이트는 액체에서 금속 접촉이 없어야 합니다. G. 요소는 일 순위,그것들이 독립적인 전류 소스인 경우, 그리고 중고등 학년,그것들을 충전하는 전기 공급원에 대해 다소간 장기간 작용한 후에만 효과가 발생하는 경우. G. 요소의 기원을 고려할 때 모든 후속 갈바닉 배터리의 조상인 볼타 컬럼 또는 볼타 컵 배터리에서 시작해야 합니다.

볼트 극.그것을 편집하기 위해 Volta는 밑면에서 접히거나 납땜된 서로 다른 금속 원 쌍과 물이나 가성 칼륨 용액에 적신 판지 또는 천 원을 취했습니다. 처음에는 은과 구리 머그가 사용되었고 그 다음에는 일반적으로 아연과 구리가 사용되었습니다. 이 중 그림과 같이 기둥을 만들었다. 1, 즉 : 먼저 구리 판을 놓고 아연 판을 그 위에 놓고 (또는 그 반대로) 축축한 판지 원이 겹쳐집니다. 이것은 한 쌍을 구성하고 그 위에 두 번째가 겹쳐지고 다시 구리, 아연 및 판지 원으로 구성되며 첫 번째 쌍에서와 같은 순서로 서로 겹쳐집니다.

동일한 순서로 후속 쌍을 계속 부과하면 열을 만들 수 있습니다. 그림에 표시된 극. 왼쪽의 1은 11볼트 쌍으로 구성됩니다. 극이 절연체의 판, 즉 비전도성 전기 물질, 예를 들어 유리에 설치된 경우, 그 중간에서 시작하여 극의 절반(그림에서 아래쪽)에 양전하가 충전됩니다. 전기 및 기타 (그림의 상단) - 음수. 중간에서 감지할 수 없는 전기의 강도는 끝 부분에 가까워질수록 증가합니다. 와이어는 가장 낮은 플레이트와 가장 높은 플레이트에 납땜됩니다. 와이어의 자유단을 접촉시키면 기둥의 하단에서 와이어를 통해 상단으로 양의 전기가 이동하고 반대 방향으로 음의 전기가 이동합니다. 전기 또는 갈바닉 전류가 형성됩니다(이 단어 참조). Volta는 두 개의 서로 다른 금속 판을 한 쌍으로 간주하고 액체에 전기를 전도하는 능력만을 고려했습니다(갈바니즘 참조). 그러나 나중에 확립된 견해에 따르면, 그 쌍은 두 개의 이질적인 판과 액체 층으로 구성됩니다. 그들 사이에;따라서 맨 위 및 맨 아래 기둥 플레이트(오른쪽 그림 1)를 제거할 수 있습니다. 이러한 기둥은 10 쌍으로 구성되며 가장 낮은 판은 구리가되고 최상단은 아연과 전기 이동 방향 또는 갈바니 전류 방향이 동일하게 유지됩니다. 기둥(지금은 아연에서)에서 상부(구리로). 기둥의 구리 끝을 양극이라고하고 아연 끝을 음극이라고합니다. 그 후, 패러데이의 용어에 따르면 양극은 양극,부정적인 - 음극.볼타 기둥은 harpius와 융합 된 왁스의 절연 층으로 내부를 덮은 물마루에 수평으로 놓을 수 있습니다. 이제 볼타 기둥은 그 이유로 사용되지 않습니다. 훌륭한 일컴파일 및 분해에 필요한 시간 그러나 옛날에는 수백 수천 쌍으로 구성된 기둥을 사용했습니다. 상트페테르부르크에서 V. Petrov 교수가 1801-2년에 사용했습니다. 때때로 4200쌍으로 구성된 기둥을 실험하는 동안(갈바니즘 참조) Volta는 후기 배터리의 형태인 또 다른 형태로 장치를 만들었습니다. 볼타의 배터리(corona di tazze)는 원의 둘레에 위치한 컵으로 구성되어 있으며, 따뜻한 물또는 염 용액; 각 컵에는 서로 다른 두 개의 서로 다른 금속판이 들어 있었습니다. 각 판은 와이어로 인접한 컵의 이종 판에 연결되어 판의 전체 둘레에서 한 컵에서 다른 컵으로 아연, 구리, 다시 아연 및 구리 등 지속적으로 번갈아 가며 바뀝니다. 원이 닫히고 한 컵에는 아연 판, 다른 컵에는 구리가 들어 있습니다. 이러한 극판을 연결하는 와이어는 구리판(양극)에서 아연판(음극)으로 전류를 전달합니다. 볼타는 이 배터리가 폴보다 덜 편리하다고 여겼지만, 실제로 보편화된 것은 배터리의 형태였다. 사실, 볼타 기둥의 구조는 곧 변경되었습니다(Kruikshank): 액체가 부어지는 작은 구획으로 함께 납땜된 구리 및 아연 판으로 가로질러 분할된 직사각형 나무 상자는 기존의 볼타 컬럼보다 더 편리했습니다. 더 나은 것은 상자가 나무 가로 벽으로 구획으로 나뉘어져 있다는 것입니다. 각 칸막이의 양쪽에 구리와 아연 판을 놓고 위에서 함께 납땜하고 눈을 남겼습니다. 모든 귀를 통과하는 나무 막대기는 액체에서 모든 접시를 들어 올리거나 담그는 데 사용되었습니다.

하나의 액체가 있는 요소.얼마 지나지 않아 배터리에 다양한 방식으로 연결할 수 있는 별도의 쌍 또는 셀이 만들어졌는데, 그 유용성은 옴이 전기 여기(또는 기전력)에 따른 전류의 세기 공식을 나타낸 이후에 특히 명확해졌습니다. 요소 및 외부 도체에서와 같이 전류가 마주하는 저항 및 요소 내부(갈바닉 전류 참조). 요소의 전기적 여기력은 요소를 구성하는 금속과 액체에 따라 달라지며 내부 저항은 요소의 크기와 액체에 따라 달라집니다. 저항을 줄이고 전류 강도를 높이려면 이종 판 사이의 액체 층 두께를 줄이고 침지된 금속 표면의 치수를 늘려야 합니다. 이것은에서 수행됩니다 월라스톤 요소(Wollaston - Wolsten의 더 정확한 발음에 따름). 아연은 구부러진 동판 내부에 배치되어 나무 조각이나 코르크가 삽입되어 판이 닿지 않습니다. 일반적으로 구리인 와이어가 각 플레이트에 납땜됩니다. 이 와이어의 끝은 외부 도체를 통해 구리에서 아연으로, 요소의 내부 부품을 통해 아연에서 구리 방향으로 흐르는 전류를 통과시키려는 물체와 접촉하게 됩니다. 일반적으로 액체 내부에는 전류가 흐른다. 액체가 화학적으로 더 강하게 작용하는 금속에서 덜 강하게 작용하는 다른 금속으로.이 요소에서 아연 판의 양면은 전기의 흐름에 사용됩니다. 플레이트 중 하나의 표면을 두 배로 늘리는 이러한 방법은 나중에 하나의 액체로 모든 요소를 ​​구성하는 데 사용되었습니다. Wollaston 요소에서는 전류의 작용 중에 분해되는 희석된 황산이 사용됩니다(갈바닉 전도도 참조). 분해의 결과는 아연의 산화 및 물에 용해되는 황산아연의 형성, 그리고 구리 판에서 수소의 방출로, 이로부터 극성 상태(갈바닉 분극 및 갈바닉 전도도 참조)가 됩니다. 현재 강도를 감소시킵니다. 이 극성화된 상태의 변동성은 현재 강도의 변동성을 동반합니다.

하나의 유체를 가진 많은 요소 중에서 우리는 미디어 요소(스미) 그리고 녹색,첫 번째, 두 개의 아연 판 중 백금 또는 백금 도금된 은을 모두 묽은 황산에 담근다. 화학 작용은 Wollaston 요소와 동일하며 백금은 수소에 의해 분극됩니다. 그러나 전류는 덜 가변적입니다. 전기 여기력은 구리 아연보다 큽니다.

그레네 요소코크스에서 자른 두 개의 타일 사이에 놓인 아연 판으로 구성됩니다. 이 요소에 대한 액체는 다음과 같이 준비됩니다. 다른 조리법, 그러나 항상 2염색칼륨염, 황산 및 물에서. 2500g의 물에 대한 한 조리법에 따르면 340g의 명명된 소금과 925g의 황산을 섭취해야 합니다. 전기적 여기력은 Wollaston 요소보다 큽니다.

Grenet 요소의 작용 중에 이전의 경우와 같이 황산 아연이 형성됩니다. 그러나 수소는 크롬산의 산소와 결합하여 물을 형성합니다. 크롬 명반이 액체에서 형성됩니다. 편광은 감소되지만 제거되지는 않습니다. Grenet 요소의 경우 확장된 유리 용기 맨 아래, 도 1에 도시된 바와 같이. 7 테이블 "갈바니 전지 및 배터리". 액체가 너무 많이 부어 아연 판 지,콜라보다 짧은 와 함께,부착된 막대를 당겨서 가능했습니다. 티,요소가 비활성화 상태를 유지해야 하는 시간 동안 액체에서 제거합니다. 클램프 ㄴ, ㄴ,연결됨 - 로드 림이 있는 것 티,결과적으로 아연으로, 다른 하나는 석탄 테두리로 도체 와이어의 끝 부분에 할당됩니다. 플레이트와 프레임 모두 서로 금속 접촉이 없습니다. 전류는 코크스에서 아연 방향으로 외부 물체를 통해 연결 와이어를 통해 흐릅니다. 탄소-아연 원소는 식염 용액과 함께 사용할 수 있으며(스위스에서는 전신, 전화용) 9-12개월 동안 유효합니다. 상관없이.

Lalande와 Chaperon의 요소, Edison이 개선한 것으로 아연 타일과 산화구리로 압착된 다른 타일로 구성됩니다. 액체 - 가성 칼륨 용액. 화학적 작용 - 아연의 산화로 칼륨과 화합물을 형성합니다. 산화아연의 산소에 의해 산화되는 분리된 수소는 생성된 물의 일부이고 구리는 환원된다. 내부 저항이 작습니다. 흥분력은 정확하게 결정되지 않았지만 다니엘 요소보다 작습니다.

두 개의 유체가 있는 요소. G. 원소의 고체 중 하나에서 수소가 방출되는 것은 전류의 세기(실제로는 전기적 여기)를 감소시키고 불안정하게 만드는 원인이 되기 때문에 수소가 방출되는 판을 액체에 놓을 수 있는 위치에 놓는다. 산소를 수소와 결합시키기 위해서는 일정한 전류를 흘려야 한다. Becquerel은 Grenet과 Lalande 요소가 아직 알려지지 않았을 때 명명된 목적을 위해 2개의 액체와 함께 구리-아연 요소를 처음으로 배열(1829)했습니다. 나중에 다니엘(1836) 비슷한 요소를 배치했지만 사용하기가 더 편리합니다. 액체를 분리하려면 두 개의 용기가 필요합니다. 하나의 유리 또는 유약을 바른 토기에는 원통형의 토기가 포함되어 있으며 약간 가열되어 있으므로 액체 중 하나가 부어지고 금속 중 하나가 놓이는 용기; 두 용기 사이의 환형 틈에 다른 금속 판이 잠겨있는 다른 액체가 부어집니다. Daniell 요소에서 아연은 약한 황산에, 구리는 구리(청색) vitriol 수용액에 잠겨 있습니다. 무화과. 표의 1은 배터리에 연결된 3개의 다니엘 셀을 보여줍니다.

아연으로 구부린 원통은 외부 유리 컵에 넣고, 동판도 원통 형태이거나 문자 S처럼 구부러져 내부 점토 원통에 넣습니다. 역으로 배치할 수도 있습니다. 즉, 외부 용기의 구리입니다. 전류는 외부 도체를 통해 구리에서 아연으로, 셀 또는 배터리 자체의 액체를 통해 아연에서 구리로 흐르고 두 액체는 동시에 분해됩니다. 황산 아연은 황산이 담긴 용기에서 형성되고 수소는 구리판으로 이동합니다. 동시에 황산구리(CuSO 4 )는 구리(Cu)로 분해되어 구리판에 증착되고, 따로 존재하지 않는 화합물(SO 4)은 눈에 띄기 전에 수소와 화학적으로 물을 형성합니다. 구리에 거품의 형태로. 두 액체 모두에 쉽게 젖을 수 있는 다공성 점토는 화학 공정이 한 금속에서 다른 금속으로 두 액체를 통해 입자에서 입자로 전달되는 것을 가능하게 합니다. 전류의 작용 후, 지속 시간은 강도(후자는 부분적으로 외부 저항에 따라 다름)와 용기에 포함된 액체의 양에 따라 달라지며, 변색으로 표시된 대로 모든 황산동이 소모됩니다. 그 솔루션; 그런 다음 구리에서 수소 거품의 분리가 시작되고 동시에이 금속의 분극이 시작됩니다. 이 요소를 상수라고하지만 상대적으로 이해해야합니다. 첫째, 포화 vitriol의 경우에도 약한 분극이 있지만 가장 중요한 것은 요소의 내부 저항이 먼저 감소한 다음 증가한다는 것입니다. 이 두 번째이자 주된 이유는 요소의 동작이 시작될 때 전류의 점진적인 증가가 감지 될수록 외부 또는 내부 저항에 의해 전류 강도가 덜 약화되는 것이 더 중요합니다. 30분, 1시간 이상(아연이 함유된 액체의 양에 따라 지속 시간이 증가함) 후에 전류는 증가된 것보다 더 천천히 약해지기 시작하고 몇 시간 후에는 원래의 강도에 도달하여 점차 약해집니다. 이 염의 용해되지 않은 공급이 황산구리 용액이 담긴 용기에 있으면 전류의 존재가 계속되고 생성 된 황산 아연 용액이 새로운 묽은 황산으로 대체됩니다. 그러나 닫힌 요소를 사용하면 액체 레벨이 아연으로 점차 감소하고 구리로 상승합니다. 자체적으로 전류를 약화시키는 상황(이러한 이유로 저항 증가로 인해), 또한 한 용기에서 액체의 전이를 나타냅니다. 다른 것으로 (이온 전달, 갈바닉 전도도, 갈바닉 삼투 참조). 황산구리는 아연이 든 용기로 스며들고 아연이 순수한 화학적 수단으로 구리를 분리하여 부분적으로는 아연 위에, 부분적으로는 토기 용기의 벽에 침전되게 합니다. 이러한 이유로 현재에는 쓸모없는 아연과 황산동이 많이 낭비되고 있습니다. 그러나 다니엘의 요소는 가장 일정한 요소 중 하나입니다. 토기는 액체에 젖었지만 전류에 대한 저항이 매우 큽니다. 점토 대신 양피지를 사용하면 저항을 줄여 전류를 크게 높일 수 있다. (카레 요소);양피지는 동물 방광으로 대체될 수 있습니다. 묽은 황산 대신 아연이 함유된 식염 또는 바다 소금 용액을 사용할 수 있습니다. 흥분시키는 힘은 거의 동일하게 유지됩니다. 화학적 작용은 연구되지 않았습니다.

마이딩거 요소.빈번하고 장기간, 또한 상당히 일정하지만 약한 전류의 경우 Daniel 요소의 수정 인 Meidinger 요소 (표의 그림 2)가 사용될 수 있습니다. 외부 컵에는 상단에 확장부가 있으며 아연 실린더가 내부 림에 배치됩니다. 유리 바닥에 또 다른 작은 것이 놓입니다. 그 안에 실린더가 놓여지고 시트 구리에서 말아 올리거나 구리 원이 내부 용기 바닥에 놓여지고 황산구리 용액으로 채워집니다. 그 후, 황산 마그네슘 용액을 위에서 조심스럽게 부어 외부 용기의 모든 자유 공간을 채우고 비중이 더 크기 때문에 vitriol 용액을 대체하지 않습니다. 그럼에도 불구하고, vitriol은 액체의 확산에 의해 천천히 아연에 도달하여 구리를 포기합니다. 이 용액의 포화 상태를 유지하기 위해 황산구리 조각과 물이 담긴 뒤집힌 유리 플라스크를 요소 내부에 놓습니다. 도체는 금속에서 나옵니다. 액체에 있는 부분에는 구타페르카 껍질이 있습니다. 요소에 점토 항아리가 없으면 사용할 수 있습니다. 장기부품을 변경하지 않고; 그러나 내부 저항은 크다. 작은 요소의 플라스크에도 약 1/2 킬로그램의 vitriol이 있습니다. 전신, 전기 벨 등에 매우 적합하며 몇 달 동안 지속됩니다. Callot 및 Trouvé-Callot 요소마이딩거 요소와 유사하지만 후자보다 간단합니다. 크레스텐 Petersburg는 또한 Meidinger 요소의 유용한 수정을 마련했습니다. 톰슨 요소접시 또는 쟁반의 형태로 수정 된 Danielevsky가 있습니다. 양피지의 다공성 평막은 액체를 다른 액체와 분리하지만 막은 생략할 수 있습니다. 지멘스 요소그리고 할스케또한 Danielevsky의 범주에 속합니다. 미노토 요소.유리병 바닥에 황산구리 결정이 부어진 구리 원과 그 위에 아연 원이 겹쳐진 두꺼운 규사 층이 있습니다. 모든 것이 물로 채워져 있습니다. 전신선에서 1 1/2에서 2년 동안 근무합니다. 모래 대신 동물성 석탄 가루 (Darsonval)를 섭취 할 수 있습니다. 진정한 요소.아래의 황산구리와 위에서부터의 황산아연이 함침된 투과성 종이로 만든 원의 기둥이 있는 구리 원. 종이를 적시는 소량의 물은 요소를 활성화합니다. 저항이 상당히 크고 동작이 길고 일정합니다.

그로브 요소,백금-아연; 백금은 강질산에, 아연은 약황산에 담근다. 전류의 작용에 의해 방출된 수소는 질산의 산소(NHO 2)로 인해 산화되고, 이는 무수질산(N 2 O 4)으로 변하며, 방출된 적색-주황색 증기는 호흡에 유해하고 모든 것을 망칠 수 있습니다. 따라서 장치의 구리 부품은 납으로 만드는 것이 가장 좋습니다. 이러한 요소는 흄 후드가 있는 실험실에서만 사용할 수 있으며 일반 방에서는 스토브 또는 벽난로에 배치해야 합니다. 그들은 큰 흥분력과 낮은 내부 저항을 가지고 있습니다. 고전류 강도에 대한 모든 조건은 더 일정할수록 요소에 포함 된 액체의 양이 커집니다. 무화과. 표의 6은 이러한 평면형 요소를 보여줍니다. 오른쪽 외부에는 요소의 백금 시트에 연결된 구부러진 아연 판이 있습니다. 지두 번째 요소, 접힌 부분에 평평한 흙 그릇이 있습니다. V플래티넘용. 왼쪽에는 클램프로 요소의 아연에 연결되고 세 번째 요소에 속하는 백금 시트가 있습니다. 이러한 형태의 소자를 사용하면 내부 저항이 매우 작지만 강력한 행동적은 양의 액체로 인해 전류가 연속적이지 않습니다. 전류는 위에 언급된 일반 규칙에 따라 백금에서 외부 도체를 통해 아연으로 흐릅니다.

분젠 요소(1843), 석탄-아연은 값비싼 백금이 코크스 타일로 대체되었기 때문에 이전의 것을 완전히 대체하고 그것보다 저렴합니다. 액체는 Grove 요소와 동일하며 전기적 여기력과 저항은 거의 동일합니다. 전류의 방향은 동일합니다. 이러한 요소는 그림 1에 나와 있습니다. 3 테이블; 문자로 표시된 목탄 타일 와 함께,+ 기호가 있는 금속 클립으로; 그것은 요소의 양극 또는 양극입니다. 아연 실린더에서 지클립(음극 또는 음극)과 함께 다른 클립이 있는 플레이트가 제공되며 배터리 구성의 경우 두 번째 셀의 탄소 타일에 겹쳐집니다. 그로브는 원소의 백금을 석탄으로 대체한 최초의 사람이었지만 그의 실험은 잊혀졌습니다. 다르손발 요소,탄소-아연; 석탄에서 1/20 황산을 포함하는 2 부피의 물과 1 부피의 질산과 염산의 혼합물. 핸디캡 요소입니다.- 코크스 타일 대신 흑연과 점토 한 병을 사용합니다. 질산이 부어집니다. 이것은 분명히 외적 변화분젠의 원소는 질산의 사용을 보다 완전하게 만듭니다.

소스노프스키의 요소.- 가성 소다 또는 가성 칼륨 용액의 아연; 질산 1부피, 황산 1부피, 염산 1부피, 물 1부피로 구성된 액체 속의 석탄. 매우 높은 전기 여기력이 두드러집니다.

칼란 요소.- 분젠 원소의 석탄이 철로 대체됩니다. 흥분력은 석탄을 사용할 때와 동일하게 유지됩니다. 철은 수동 상태에 있기 때문에 질산에 노출되지 않습니다. 철 대신에 약간의 규소 함량이 있는 주철을 유용하게 사용할 수 있습니다.

포겐도르프 요소질산이 Grenet의 원소에서 사용되는 것과 유사한 액체로 대체된다는 점에서 분젠 원소와 다릅니다. 물 100부에 녹인 중크롬산칼륨 12중량부에 대해 강황산 25부를 가한다. 흥분력은 분젠 요소와 동일합니다. 그러나 내부 저항이 더 큽니다. 명명 된 액체에는 수소 산화를 위해 포기한 산소가 더 적습니다. 질산같은 볼륨으로. 이러한 요소를 사용할 때 냄새가 나지 않고 다른 장점과 함께 사용하기가 가장 편리합니다. 그러나 양극화가 완전히 제거되지는 않습니다. 임셰네츠키 요소,탄소 아연. 크롬산, 아연 용액의 흑연 (탄소) 판 - 아황산염 - 나트륨 염 용액. 큰 흥분력, 낮은 내부 저항, 아연의 거의 완전한 활용 및 크롬산의 매우 우수한 활용.

르클랑슈 요소,탄소-아연; 산화성 액체 대신에 과산화망간 분말(거친 것)과 코크스 분말(표의 그림 5)이 혼합된 내부 액체 투과성 점토 항아리에 석탄 난로가 들어 있습니다. 바깥쪽에는 특별한 모양의 플라스크 모서리 중 하나에 아연 막대가 놓여 있습니다. 액체 - 암모니아 수용액 -이 외부에서 부어지고 점토 항아리 내부로 침투하여 석탄 (코크스)으로 침투하여 과산화망간을 적십니다. 항아리의 상단은 일반적으로 수지로 채워져 있습니다. 가스 방출을 위한 구멍. 가진력은 Daniell과 Bunsen 요소 사이의 평균이며 저항이 큽니다. 닫혀 있는 이 요소는 전류가 급격히 감소하는 전류를 제공하지만 전신 및 가정용으로 액체를 추가하면 1~2년 동안 지속됩니다. 암모니아(NH 4 Cl)가 분해되는 동안 염소가 아연으로 방출되어 석탄에서 염화아연과 암모니아를 형성합니다. 산소가 풍부한 과산화망간은 산화도가 가장 낮은 화합물로 조금씩 통과하지만 토기를 채우는 덩어리의 모든 부분에는 통과하지 못합니다. 과산화망간을보다 완벽하게 사용하고 내부 저항을 줄이기 위해 이러한 요소는 점토 캔없이 배열되고 타일은 그림 3과 같이 코크스 오븐이 놓인 과산화망간과 석탄으로 압축됩니다. 4 테이블. 이러한 종류의 요소는 닫고 휴대하기 쉽게 만들 수 있습니다. 유리는 혼 고무로 대체됩니다. Geff는 또한 암모니아 용액을 염화아연 용액으로 대체하여 이 요소를 수정했습니다.

마리 데비 요소,석탄-아연은 석탄에 물에 적신 덩어리진 덩어리의 황산수은(Hg 2 SO 4)을 함유하고 다공성 점토 항아리에 넣습니다. 약한 황산 또는 심지어 물이 아연에 부어집니다. 첫 번째는 전류의 작용에 의해 수은 염에서 이미 방출되기 때문에 수소가 산화되고 금속성 수은이 석탄과 함께 방출되어 얼마 후 요소가됩니다. 아연-수은. 석탄 대신 순수한 수은을 사용한다고 해서 전기적 흥분력은 변하지 않는다. 르클랑쉐 소자보다 다소 크고 내부저항이 크다. 전신 및 일반적으로 간헐 전류에 적합합니다. 이러한 원소는 의료용으로도 사용되며 황산수은(HgSO 4 )으로 충전하는 것을 선호합니다. 의료 및 기타 목적에 편리한 이 요소의 형태는 뿔 고무의 키가 큰 실린더이며, 위쪽 절반에는 아연과 석탄이 포함되어 있고 아래쪽 절반에는 물과 황산수은이 포함되어 있습니다. 요소가 뒤집어지면 작동하고 첫 번째 위치에서 전류를 형성하지 않습니다.

Varren Delarue 요소- 아연-은. 양피지 튜브에 넣은 용융 염화은(AgCl) 실린더에서 좁은 은색 스트립이 돌출되어 있습니다. 아연은 얇은 막대 형태입니다. 두 금속 모두 파라핀 마개로 밀봉된 유리관에 넣습니다. 액체 - 암모니아 용액(물 1리터당 소금 23부). 전기적 여기력은 다니엘 요소에서와 거의 동일합니다(약간 더 많음). 금속은은 염화은으로부터 소자의 은 스트립에 증착되어 분극이 발생하지 않습니다. 그것들로 구성된 배터리는 희박 가스에서 빛의 통과에 대한 실험에 사용되었습니다(V, Warren Delarue). 게프이러한 요소에 쉽게 휴대할 수 있는 장치를 제공했습니다. 의료 유도 코일 및 직류에 사용됩니다.

Duchomin, Partz, Figier의 요소.첫 번째는 아연 석탄입니다. 일반 소금, 석탄의 약한 용액의 아연 - 염화 제2철 용액. 일관되지 않고 거의 연구되지 않았습니다. Parz는 아연을 철로 대체했습니다. 식염 용액의 밀도는 1.15이고, 염화 제2철 용액의 밀도는 1.26입니다. 전기 자극력은 적지만 이전 것보다 낫습니다. Figier는 염화철의 포화 용액에 염소 제트를 통과시켜 얻은 철-석탄 원소에 액체 하나를 사용합니다. 니오드 원소,탄소 아연. 아연은 표백제로 덮인 코크스 스토브를 포함하는 다공성 점토 실린더를 둘러싼 실린더 형태입니다. 요소는 왁스로 채워진 코르크 마개로 막혀 있습니다. 일반 소금 용액이 구멍을 통해 부어집니다(물 100부당 24부). 전기적 흥분력이 큽니다. 외부의 작은 저항에 대해 일정하고 장기간 작용하면 곧 약해 지지만 요소가 1-2시간 동안 활동하지 않으면 이전 값에 도달합니다.

건조 품목.이 이름은 액체가 요소의 다공성 몸체로 빨려 들어갈 때 액체의 존재가 암시적인 요소에 주어질 수 있습니다. 그들은 불려야 했다 젖은.여기에는 위에서 설명한 구리-아연 Trouvé 요소와 Germain이 수정한 Leclanchet 요소가 포함됩니다. 이 후자는 코코넛에서 추출한 섬유를 사용합니다. 액체와 가스를 강하게 흡수하는 덩어리가 준비되어 외관이 건조하고 압력 하에서 만 습한 외관을 취합니다. 휴대가 간편하고 이동 전신 및 전화 교환에 적합합니다. 석고를 포함하는 가스너 원소(석탄-아연), 아마도 염화아연 또는 암모니아가 함침되었을 것입니다(비밀 유지). 흥분하는 힘은 후자의 작용이 시작된 후 얼마 후 Leclanche의 요소에서와 거의 동일합니다. 내부 저항은 Leclanchet보다 작습니다. Leclanchet-Barbier 건전지에서 과산화망간을 함유한 덩어리의 외부 아연 실린더와 내부 중공 실린더 사이의 틈은 조성을 알 수 없는 용액으로 포화된 석고로 채워져 있습니다. 이러한 요소에 대한 첫 번째, 다소 긴 테스트는 그들에게 유리했습니다. 젤라틴 글리세린 성분 쿠즈네초바구리 아연이 있습니다. 내부와 외부에 주석이 늘어서 있는 바닥과 함께 파라핀에 적신 판지 상자로 구성되어 있습니다. 분쇄 된 황산구리 층을 주석에 붓고 황산을 함유 한 젤라틴 - 글리세린 덩어리를 붓습니다. 이 덩어리가 경화되면 분쇄 된 아말감 아연 층이 부어지고 동일한 덩어리로 다시 채워집니다. 이러한 요소는 볼타 기둥과 같은 배터리를 구성합니다. 통화, 전신 및 전화용으로 설계되었습니다. 일반적으로 다양한 건조 요소의 수는 매우 중요합니다. 그러나 대부분의 경우 액체와 덩어리의 비밀 구성 때문에 이에 대한 판단은 과학적이지 않고 실용적일 뿐입니다.

큰 표면과 낮은 저항의 요소.예를 들어 특정 외과 수술(갈바노 가성제 참조)에서와 같이 짧고 다소 두꺼운 와이어 또는 판을 가열해야 하는 경우 액체에 잠겨 있는 큰 금속 표면을 가진 요소가 사용되어 내부 저항이 감소하고 그에 따라 증가합니다. 현재의. 표면을 두 배로 늘리는 Wollaston 방법은 그림 4와 같이 많은 수의 플레이트에서 표면 구성에 적용됩니다. 2, 어디 야,야,야- 한 금속의 판을 판 사이의 틈에 놓는다. c, c, c, c다른 금속.

모든 판은 서로 평행하며 접촉하지 않지만 동일한 이름은 모두 외부 와이어로 하나의 전체로 연결됩니다. 이 전체 시스템은 그림에 표시된 각 두 판 사이의 거리와 동일한 판 사이의 액체 층 두께로 표시된 두 판의 요소에 균일합니다. 각 판은 표시된 것과 비교하여 표면의 6배입니다. 이미 금세기 초(1822년)에 금속 표면이 큰 장치가 설치되고 있었습니다. 그 중에는 폭연기라고 하는 큰 Garé 요소가 있습니다. 플란넬 또는 나무 막대기로 분리된 긴 길이의 아연 및 구리 시트는 시트가 금속적으로 서로 닿지 않는 롤러로 압연됩니다. 이 스케이트 링크는 액체 통에 잠겨 있으며 매우 작은 외부 저항에 작용할 때 매우 높은 강도의 전류를 제공합니다. 각 시트의 표면은 약 50제곱미터입니다. 피트(4제곱미터). 요즘에는 일반적으로 요소의 내부 저항을 줄이려고 노력하지만 일부 특정 응용 프로그램, 예를 들어 붉은 열선이나 판으로 고통스러운 성장을 절단하는 수술, 소작( 갈바노코스틱 참조). 저항이 낮은 도체를 가열하기 때문에 내부저항을 줄여 정밀하게 전류를 얻을 수 있습니다. 따라서 많은 수의 플레이트가 갈바노 가성 요소에 배치되고 그림 1과 같은 방식으로 배열됩니다. 2개의 텍스트. 이 장치는 기능을 제공하지 않지만 편리한 사용을 위해 조정되었습니다. 예를 들어, 파리, 리옹, 몽펠리에 및 브뤼셀에서 사용되는 탄소-아연 전지 또는 크롬 액체가 포함된 샤르뎅 배터리가 있습니다. 작동하기 전에 배터리가 양호한 상태인지 확인하기 위해 매우 낮은 저항 전류계(전류계 또는 전류계)를 사용할 필요성에 작업자의 주의를 기울여야 합니다.

일반 요소전기 여기력을 서로 비교할 때 정상적인 측정 단위 역할을 하려면 열린 상태로 유지될 때 전기 여기력을 유지하거나 가능한 한 일정한 전위차를 가져야 합니다. 이를 위해 Renier는 구리 표면이 아연에 비해 매우 큰 구리-아연 쌍을 제안했습니다. 액체는 물 1000부에 마른 식염 200부의 용액입니다. 이 조건에서 이 소자가 저항이 높은 회로에 도입되면 구리의 분극은 매우 약하고 짧은 시간. 일반 요소 라티머 클라크황산아연, 수은 및 황화수은염(Hg 2 SO 4) 용액에 아연으로 구성되어 있습니다. 일반 요소 플레밍,항상 일정한 밀도의 황산구리와 황산아연의 용액과 함께 구리-아연. 일반 요소 런던 우체국 및 전신국,구리와 황산 아연 및 황산 구리 결정의 용액과 함께 구리 아연이 매우 적합합니다. 플레밍 요소의 전기적 여기력에 대해서는 기사 끝에 있는 판을 참조하십시오.

보조 요소,또는 축전지, 50년 동안 특별한 관심 없이 남아 있던 Ritter(갈바니즘 참조)의 2차 기둥에서 유래했습니다. 일부 액체에 잠긴 구리판으로 구성된 Ritter 컬럼은 볼타 컬럼의 작용 후 분극화되었으며 그 후에 자체적으로 전류를 형성할 수 있으며 그 방향은 1차 전류와 반대입니다. 1859년 Plante는 상호 금속 접촉 없이 약황산에 담그고 Gare 폭연기처럼 나선형으로 감긴 두 개의 납 시트로 구성된 요소를 배열했습니다. 직렬로 연결된 적어도 2개의 Bunsen 또는 Poggendorf 셀로 구성된 배터리의 양극(양극)에 하나의 납 시트를 연결하고 다른 하나를 음극에 연결하여 액체에 흐르는 전류를 납에서 납으로 흐르게 함으로써 분리를 유발합니다. 양극에 연결된 리드 플레이트의 산소와 음극에 연결된 시트의 수소. 과산화납 층이 양극판에 형성되고 음극판은 산화물이 완전히 제거됩니다. 플레이트의 이질성으로 인해 큰 전기 여기력으로 쌍을 형성하여 이전 방향과 반대 방향으로 전류를 제공합니다. 2차 전지에서 발생하고 1차 전지와 반대되는 큰 들뜬 힘은 1차 전지가 전자보다 월등해야 한다는 요구의 이유입니다. 직렬로 연결된 두 개의 Poggendorff 요소는 약 4볼트의 여자 전력을 갖는 반면 Plante 요소는 약 2 1/2에 불과합니다. 병렬로 연결된 3개 또는 4개의 Plante 셀(갈바닉 배터리 참조)을 충전하려면 이전의 Poggendorff 셀 2개로 충분하지만 그 작용은 납의 넓은 표면을 산화시키는 데 매우 느릴 것입니다. 따라서 예를 들어 병렬로 연결된 12개의 Plante 요소를 동시에 충전하려면 6-8볼트의 여기력을 갖는 3-4개의 분젠 요소의 작용이 몇 시간 동안 필요합니다. 직렬로 연결된 충전된 Plante 셀은 24볼트의 전기 여기력을 발생시키고 예를 들어 충전 배터리보다 더 많은 백열을 생성하지만 이차 배터리의 작용은 짧습니다. 2차 전지가 움직이는 전기량은 1차 전지에서 통과하는 전기량보다 크지 않지만, 더 큰 장력이나 전위차에서 외부 도체를 통과하여 더 짧은 시간에 소비됩니다.

다양한 실용적인 개선을 거친 Plante의 요소는 축전지라고 불립니다. 1880년에 Faure는 납 판을 적색 납 층, 즉 기성 산화물 납으로 덮는 아이디어를 내놓았습니다. 이 납 산화물은 1차 전류의 작용으로 인해 한 판에서 훨씬 더 산화되고 탈산됩니다. 다른 사람에. 그러나 적색 납을 부착하는 방법은 본질적으로 빈 셀을 적색 납으로 채우고 약한 황산에 litharge 반죽을 채우는 납 그리드의 사용으로 구성된 기술적 개선이 필요했습니다. Fitz-Gerald 배터리는 멜릭 베이스가 없는 산화납 타일을 사용합니다. 일반적으로 많은 배터리 시스템이 있으며 여기에는 최고 중 하나만 표시됩니다(표의 그림 8). Hagen의 납 격자는 서로 마주하는 두 개의 돌출부로 구성되어 있어 납 산화물 조각이 프레임에서 떨어지는 것을 방지합니다. 라인을 따라 특별히 묘사된 컷 ab그리고 CD기본 도면은 이 프레임의 구조를 설명합니다. 한 프레임은 빨간색 납으로 채워지고 다른 프레임은 litharge(납 산화 수준이 가장 낮음)로 채워집니다. 홀수, 보통 5~7개의 판은 지옥에서 설명한 것과 같은 방식으로 연결됩니다. 2; 첫 번째 경우 3, 가시로 덮인 두 번째 4. 러시아 기술자 중 Yablochkov와 Khotinsky는 배터리 장치의 혜택을 받았습니다. 이러한 2차 요소는 한 가지 기술적인 불편함을 제공합니다. 큰 무게, 무엇보다도 이러한 목적으로 발전기의 직류를 사용할 수 없는 경우 가정용 전기 조명에 다양한 기술적 응용을 받았습니다. 한 곳에서 충전된 배터리는 다른 곳으로 이동할 수 있습니다. 그들은 이제 기본 요소가 아니라 특정 특수 규칙에 따라 발전기로 충전됩니다(발전기, 전기 조명 참조).

갈바닉 배터리 편집.배터리는 1) 직렬 연결, 2) 병렬 연결, 3) 이전 두 가지 모두에서 결합된 세 가지 방식의 요소로 구성됩니다. 도에서. 표 1은 3개의 다니엘 요소의 직렬 연결을 보여줍니다. 오른쪽에서 세는 첫 번째 쌍의 아연은 구리 테이프로 두 번째 쌍의 구리에 연결되고 두 번째 쌍의 아연은 두 번째 쌍의 구리에 연결됩니다. 제삼. 첫 번째 쌍의 구리 자유 끝은 양극 또는 배터리의 양극입니다. 세 번째 쌍의 자유 끝은 음극 또는 배터리의 음극입니다. 동일한 요소를 병렬로 연결하려면 모든 아연을 금속 테이프로 서로 연결하고 모든 구리 시트를 테이프 또는 와이어로 연결하여 아연과 분리된 하나의 전체로 연결해야 합니다. 복잡한 아연 표면은 음극이 될 것이고 복잡한 구리 표면은 양극이 될 것입니다. 이러한 배터리의 작용은 단일 배터리 셀보다 3배 더 큰 표면을 갖는 한 요소의 작용과 동일합니다. 마지막으로 세 번째 연결 방법은 4개 이상의 요소에 적용될 수 있습니다. 두 개를 병렬로 연결하면 두 개의 복잡한 양극과 동일한 두 개의 음극이 생깁니다. 첫 번째 복합 양극을 두 번째 복합 음극과 연결하면 이중 표면의 두 요소로 구성된 배터리를 얻습니다. 젠장. 3개의 텍스트는 8개의 요소로 구성된 두 개의 서로 다른 복잡한 화합물을 묘사하며, 각각은 검은색 공간으로 구분된 두 개의 동심원으로 표시됩니다. 자세히 알아보지 않고 모습이러한 배터리가 구성되는 방식은 방금 설명한 것과 다릅니다.

(I)에서 4개의 요소가 직렬로 연결되어 있지만 한쪽 끝에 두 개의 극한 아연이 금속 스트립으로 연결되어 있습니다. 품질 관리,반대쪽에서 두 개의 극한 구리판이 판으로 연결됩니다. 에이,양극인 반면 품질 관리 - 직렬로 연결된 4개의 이중 표면 요소에 해당하는 복합 배터리의 음극. 그림 3(II)은 직렬로 연결된 두 개의 4중 표면 요소에 해당하는 배터리를 보여줍니다. 특정 방식으로 구성된 배터리가 필요한 경우는 옴의 공식(갈바니 전류)에 의해 완전히 명확해지고, 이로부터 발생하는 규칙에 따라, 주어진 수의 갈바니 셀을 가진 모든 도체에 최상의 효과를 얻기 위해서는 , 배터리는 내부 저항이 외부 도체의 저항과 같거나 최소한 가능한 한 근접하도록 구성되어야 합니다. 여기에 직렬 연결의 경우 연결된 쌍의 수에 비례하여 내부 저항이 증가하고 병렬 연결의 경우 반대로 이 수에 비례하여 감소한다는 점을 추가해야 합니다. 따라서 갈바니 전류에 대한 저항이 큰 전신선에서 배터리는 직렬로 연결된 셀로 구성됩니다. 외과 수술(갈바노커스틱스)에서는 병렬 연결된 요소의 배터리가 필요합니다. 지옥에 그려져 있습니다. 3(I) 배터리는 최고의 연결단일 요소의 내부 저항의 두 배인 외부 저항에 작용하는 8개의 요소. 외부 저항이 첫 번째 경우보다 4배 적으면 배터리에 선이 나타나야 합니다. 3(II). 이것은 Ohm 공식을 사용한 계산에서 따릅니다. [요소 및 배터리에 대해서는 Niodet의 작업을 참조하십시오(D. Golov의 러시아어 번역 - "Electric elements" 1891). 덜 상세함: "Die galvanischen Batterien", Hauck, 1883. Articles in Electricity, 1891 and 1892]

갈바니 전지의 비교그들 사이. 여기에 관련된 언급은 요소에 대한 설명에서 부분적으로 주어졌습니다. 갈바니 전지의 존엄성은 발전하는 전류의 강도와 작용 지속 시간, 즉 다른 하나에 의한 첫 번째 값의 곱으로 측정됩니다. 전류 단위로 암페어를 사용하고(갈바닉 전류 참조) 시간 단위로 시간을 사용하면 갈바니 전지의 성능을 암페어-시 단위로 측정할 수 있습니다. 예를 들어 배터리는 크기에 따라 40~90암페어시를 제공할 수 있습니다. 소위 증기 말의 1시간에 해당하는 전류에 의해 전달되는 일을 측정하는 방법은 일, 전류 에너지를 참조하십시오.

갈바니 전지

Daniel-Jacobi의 갈바니 전지 다이어그램

갈바니 전지- 전해질에서 두 금속 및 (또는) 산화물의 상호 작용을 기반으로 폐쇄 회로에 전류가 나타납니다. 루이지 갈바니의 이름을 따서 명명되었습니다.

접촉시 전류가 발생하는 현상 다른 금속 1786년 이탈리아의 생리학자이자 볼로냐 대학의 Luigi Galvani 교수가 발견했습니다. Galvani는 강철 메스로 만졌을 때 구리 갈고리에 부착된 갓 해부된 개구리의 뒷다리 근육의 수축을 설명했습니다. 발견자는 관찰을 "동물 전기"의 표현으로 해석했습니다.

전기화학 발전기(연료전지)화학 에너지가 전기 에너지로 변환되는 요소입니다. 산화제와 환원제는 셀 외부에 저장되어 있으며 작동 중 전극에 연속적으로 개별적으로 공급됩니다. 연료 전지의 작동 중에는 전극이 소모되지 않습니다. 환원제는 액체 또는 기체 상태의 수소(H 2 ), 메탄올(CH 3 OH), 메탄(CH 4)이다. 산화제는 일반적으로 공기 산소 또는 순수 산소입니다. 산소-수소에서 연료 전지알칼리 전해질을 사용하면 화학 에너지가 전기 에너지로 변환됩니다. 발전소는 우주선에 사용되며 에너지를 제공합니다. 우주선그리고 우주비행사.

애플리케이션

• 배터리경보 시스템, 손전등, 시계, 계산기, 오디오 시스템, 장난감, 라디오, 자동차 장비, 리모콘에 사용됩니다.
• 배터리자동차의 엔진을 시동하는 데 사용되며 정착지에서 멀리 떨어진 곳에서 임시 전원으로 사용할 수도 있습니다.
• 연료 전지들생산에 사용 전기 에너지(발전소에서), 비상 전원, 자율 전원 공급, 운송, 온보드 전원, 모바일 장치.

또한보십시오

문학

• 아크메토프 N.S. 일반 및 무기화학
• Aksenovich L. A. 물리학 고등학교: 이론. 작업.

연결

갈바니 전지	갈바니 다니엘 셀 | 알칼리성 원소 | | 건조 요소 | 농도 요소 | 공기 아연 요소 | 노멀 웨스턴 요소
전기 배터리	납산 | 은-아연 | 니켈 카드뮴 | 니켈 금속 수소화물 | 니켈 아연 배터리 | 리튬 이온 | 리튬 폴리머 | 리튬 철 황화물 | 리튬 철 인산염 | 리튬 티타네이트 |바나듐 | 철-니켈
연료 전지들	직접 메탄올 | 고체 산화물 | 알칼리성
모델	배터리 | 전기 배터리 | 연료 전지
장치	양극 | 음극 | 전해질

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갈바닉 셀, 1차 원소, 전기분해 해리가 가능한 구성 물질의 화학 에너지로 인해 장치 자체에서 직접 얻은 전기 에너지 소스. 화학적 변형과 관련이 없는 갈바닉 전기 에너지를 얻을 수 있는 경우(집중 회로)가 있습니다. 따라서 더 넓은 개념인 갈바니 회로는 순전히 물리적인 현상 그룹을 포함하지만 특수 장치 형태의 전기 에너지원으로 사용되지는 않습니다.

모든 갈바니 전지의 내부 구조는 다음과 같은 부분을 포함합니다. 1) 실제 사용되는 갈바니 전지(수력 전지)의 수용액인 2급 전도체(전해질)로 구성된 이온화된 매질 화합물; 2) 전해질과 접촉하는 1급 도체(금속, 금속 전도성 산화물 등)로 만들어진 전극으로 외부 회로로 연결되는 리드가 제공됩니다. 위의 구성요소 e. b. 예를 들어 금속 M 1 및 M 2와 그 염 M 1 X 1 및 M 2 X 2의 용액으로 형성된 기호는 다음과 같은 갈바니 회로로 올바르게 컴파일됩니다.

여기서 화살표는 내부 및 외부 회로의 전류 방향을 나타내며 회로의 다른 부분의 접촉 지점에서 발생하는 EMF는 한 전극에서 다른 전극으로 향해야 합니다.

도에서. 1은 올바르게 구성된 회로를 보여줍니다. 결과 EMF는 한 전극에서 다른 전극으로 향합니다. 그림에서. 2 - 잘못 구성된 회로: 두 개의 단락 회로, EMF가 전극을 따라 향하고 결과는 0입니다. 폐쇄 갈바니 회로의 전류 흐름도는 그림 1에 나와 있습니다. 삼.

음으로 하전된 이온(음이온)의 방전이 발생하는 전극의 경우 전기화학에서 양극이라는 이름이 설정되었습니다. 양이온의 양이온 방전이 발생하는 것과 동일), - 음극. 따라서 갈바니 전지의 내부 회로에서 음극은 양극이고 양극은 음극입니다. 외부에서 전류가 흐르면 전류의 역방향 또는 양극에서 음이온이 방전되면 양극이 되고 양이온이 방전되면 음극이 음극이 됩니다. 화학의 관점에서 보면 양극에서 일어나는 과정은 산화반응과 동일하고 음극에서 일어나는 역과정은 환원반응이다.

I. 갈바니 전지 이론. 전류의 소스로서 갈바니 전지는 1) 전기적 특성 측면에서, 2) 전류의 통과와 관련된 화학적 변형 측면에서, 3) 물리적 상태 측면에서 연구됩니다. 물리화학적 성질활성 물질.

갈바니 전지의 일반적인 특성. 갈바니 전지의 특성 값은 다음과 같습니다. E - EMF; V = f(I, R, t)는 전류 I, 외부 저항 R 및 방전 시간 t의 함수로서 폐쇄 소자의 전압입니다. r - 전극의 크기와 전해질의 저항에 따른 내부 저항; 때때로 r = f(t, t"), 즉 r은 방전 시간 t 또는 저장 시간 t"의 함수입니다. 분극 emf Ep = f(I, t)는 때때로 일반 이름 - 내부 손실로 r과 결합되며, 때때로 Ep는 E의 %로 표시됩니다. 이러한 양과 관련된 방정식은 다음과 같습니다.

편광 EMF가 현재의 세기에 비례한다고 가정하면, 즉 Ep = k∙I는 현실에 가깝고 k + r = c라고 가정하면 다음 식을 얻습니다. 외부 특성갈바니 전지:

여기서 c" \u003d c∙V 및 현재 강도:

n개의 셀이 배터리에 직렬로 연결되어 있을 때:

n 요소의 병렬 연결:

배터리의 다른 요소 그룹화는 현재 거의 사용되지 않습니다. 기전력:

힘

R = s에서 최대 전력

E = 1 V 및 c = 1 Ohm인 갈바니 전지의 외부 특성을 그래픽으로 그림 1에 나와 있습니다. 4; 최대 유효 전력은 주어진 전류 강도 및 회로 전압 \u003d 소스 emf에서 가능한 것의 25%에 불과하기 때문에 갈바니 전지는 본질적으로 매우 낮은 방전 전력에서 작동하도록 설계되었다는 것이 분명합니다.

현재 용량; 나는 = Const에서,

R = Const에서

여기서 t 0은 비트 기간(시간)입니다.

에너지 용량:

나는 = Const에서,

R = Const에서

열역학 이론. 열역학의 관점에서 갈바니 전지에서 일어나는 화학 과정은 등온적으로 가역적인 것으로 간주되며, 여기에 자유 에너지 방정식을 적용하여 화학 반응의 열 효과를 기전력과 관련시키는 표현식을 얻습니다. 갈바니 전지. 헬름홀츠 방정식:

여기서 E는 V에서 갈바니 전지의 기전력입니다. Q는 열 효과(cal)입니다. n은 열 효과가 Q인 화학 반응에 들어가는 이온의 원자가 수입니다. F - 패러데이 = 96540 C = 26.8 Ah; 0.239 - 변환 계수 J를 cal로; T는 화학 공정의 절대 온도입니다. dE/dT - EMF 온도 계수; 갈바니 전지의 경우 일반적으로 1°당 1mV 미만입니다(표 1 참조).

주어진 갈바니 전지의 경우 EMF의 온도 계수는 반응물의 농도와 T°에 따라 값과 부호를 변경할 수 있습니다. 주어진 테이블. 다른 온도에서 갈바니 전지의 EMF 값을 제공하는 2를 사용하면 EMF의 온도 계수의 해당 값을 계산하고 그 변동성을 확인할 수도 있습니다.

다른 여러 조건에 따라 온도 계수가 가장 낮은 갈바니 전지가 EMF 표준으로 사용됩니다. dE / dT 값이 0에 가깝거나 같으면 더 간단한 공식(Thomson의 법칙)을 적용하여 갈바니 전지의 EMF를 계산할 수 있습니다.

위 공식을 사용하려면 dE/dT의 실험적 결정과 갈바니 전지의 화학 반응의 총 열 효과에 대한 정확한 설명이 필요하며, 이는 어렵고 항상 가능한 것은 아닙니다. 이러한 어려움은 열역학 제3법칙의 도움으로 제거되며, 이를 통해 열 데이터만으로 갈바니 전지의 EMF를 계산할 수 있습니다.

갈바니 전지의 삼투 이론. Nernst 갈바닉 전지의 삼투압 이론에 기초한 전극-전해질 쌍의 접촉 전위 ε는 다음 공식으로 표현됩니다.

여기서 n과 T는 위의 값을 가집니다. R / F - ε이 V로 표시되는 경우 수치가 0.864x10 -4인 전해 가스 상수; P는 전극 물질의 용해 탄성이고; p = kC는 용액 내 이온의 압력이며, 여기서 C는 이온 농도이며 그램-이온 / l로 표시됩니다. Nernst 공식을 사용하면 양극과 음극에서 현상을 별도로 연구할 수 있습니다. 전해질의 이온 농도에 따라 표현을 사용하는 것이 더 편리합니다.

여기서 ε 0 은 각 이온에 대한 일정한 특성 값으로, 리터당 1개의 시험된 그램 이온을 포함하는 전해질에 대한 해당 전극의 전해질 전위라고 합니다(ε 0은 18°에 대해 기준에 있는 전극에 해당하는 부호와 함께 제공됨 정상 전위 표), (0.058 ∙ lg C)/n - 농도 변화에 대한 보정 항, - Mà M + 양이온 형성의 경우 기호(+) 및 기호(-)로 취함 Xà X – 음이온의 형성의 경우. 갈바니 회로의 EMF는 개별 전극 사이의 전위차로 얻습니다.

ε의 직접 측정을 위해 보조 전극은 조건부 영점으로 사용되며 일반적으로 정상: 수소 ε n 또는 칼로멜 ε s, 다음 방정식과 관련됩니다.

보조 장치를 통한 테스트 전극의 절대 전위(일반적으로 인식되는 값이 아님)는 다음 방정식에서 결정됩니다.

또는 그래픽으로 - 그림 참조. 5 및 탭. 삼.

도에서. 5C는 칼로멜 전극에 대한 전위, H - 수소 전극에 대한 상대, pH - 수소 이온 농도, N - 정상 용액을 나타냅니다.

폐쇄 회로의 현상(갈바니 전지의 분극). 전류가 흐르면 전극의 전위와 EMF가 변화로 인해 전극의 전류 밀도와 갈바니 전지의 방전 시간에 따라 개방 회로에서 초기 값이 변경됩니다. 전해질의 저항과 어느 정도 전극의 저항과 활성 물질의 조성과 농도의 변화로 인한 것입니다. 방전됨에 따라 갈바니 전지의 내부 손실이 증가하는 것으로 표현되는 이러한 원인의 누적 효과를 갈바니 전지의 분극화라고 합니다. 양극화의 특성과 정도(일반적인 의미에서)는 갈바니 전지의 가장 중요한 기술적 특성을 결정합니다. 갈바닉 분극에는 다음과 같은 유형이 있습니다(표 4).

탈분극. 갈바니 전지에 적용될 때, 탈분극은 무의미하기 때문에 양극에 대한 조치가 취해지지 않는다는 사실을 고려할 때 일반적으로 음극 탈분극만을 의미합니다. 따라서 depolarizer라는 이름은 추가 물질이 아니라 음극에 작용하는 주요 물질로 이해되며 물론 완전히 옳지는 않습니다. 갈바니 전지는 기술적, 경제적인 이유로 소위 고체 금속을 양극으로 사용하는 가장 실용적인 중요성을 획득했습니다. 가용성, 전극 및 음극 - 다공성, 불용성, 대부분 산소 전극.

개방 회로의 현상(갈바니 전지의 자가 방전). 갈바니 전지의 부공정은 외부 회로가 개방될 때 발생하는 2차 반응과 관련이 있습니다. 그들은 가지고있다 큰 중요성갈바니 전지의 저장을 위해 소위 전지의 자가 방전을 유발합니다. 내부 원인(물론 제외 단락, 부주의한 제조 등), 자가 방전은 표에 그룹화되어 있습니다. 5.

금속 쌍(그룹 A, a)의 작용 정도는 회로의 EMF 때문이 아닙니다.

다음 회로의 emf는 얼마입니까?

이는 주어진 물질의 표면에서 수소를 방출하는 데 필요한 추가 전압(과전압)의 크기에 의해 결정됩니다. 매끄러운 표면을 가진 가장 중요한 재료에 대한 이러한 추가 응력 값은 표 6에 나와 있습니다.

예를 들어 이것은 갈바니 전지의 아연에 납이 존재하는 무해함을 설명합니다.

Ⅱ. 갈바니 전지의 주요 유형. 테이블에서 본. 7.

이 보고서는 양극과 관련하여 볼타의 첫 번째 갈바니 전지에서 이미 문제가 기술적으로 만족스럽게 해결되었음을 증명합니다. 아연은 매우 드문 경우를 제외하고는 여전히 양극으로 없어서는 안될 물질입니다. 갈바니 전지의 전체 역사는 일반적으로 음극, 특히 산소 전극, 부분적으로는 전해질의 구성 및 처리로서 가장 적합한 재료에 대한 탐색과 연결되어 있습니다.

따라 생산 가능 다른 기능. 하나의 요소와 두 개의 유체가 있는 요소로의 건설적인 분할은 이제 더 이상 사용되지 않습니다. 양극재의 화학적 조성과 초기 물리적 상태는 원소 사업의 역사에서 확인할 수 있듯이 매우 중요합니다(표 8).

갈바니 전지의 다른 그룹의 일반적인 대표자의 이미지가 표에 나와 있습니다. I, 여기서 주요 화학 공정과 해당 기전력이 모두 표시됩니다.

ㅏ) 액체 음극 물질이 있는 갈바니 전지(감극기). 그룹 "a"의 갈바니 요소 - 대부분의 경우 투과성 파티션이 있거나 없는 두 개의 액체가 있는 요소에는 ch가 있습니다. 아. 역사적 관심과 학문적 중요성(다니엘의 고전적 갈바닉 회로). 다이어프램이 없는 마이딩거 요소는 전신 실습에서 더 눈에 띄게 사용됩니다. 이 그룹의 후기 갈바니 전지는 격막이 있는 슈스터 전지입니다.

및 L. Darimont는 중격의 공극에 반투과성 막을 가지고 있습니다.

비) 고체 음극 재료를 사용한 갈바니 전지. 그룹 "b"의 갈바닉 요소는 현재 가장 실용적으로 중요합니다. 범주 "A"에는 표에 표시된 것 외에 포함됩니다. 전압 표준으로 알려진 의학적 목적으로 사용되는 염화은이 포함된 I 요소 일반 요소 - Clarke:

아연+Hg 2그래서 4 =ZnSO 4 + 2HG , 15°에서 EMF 1.433V,

그리고 웨스턴:

Cd + Hg 2 SO 4 \u003d CdSO 4 + 2 Hg , 20°에서 EMF 1.0184V;

범주 "B"에서 이 갈바니 전지 그룹에는 중성 전해질을 사용하는 알려진 Leclanche 전지의 다양한 실행 형태 외에도 다음 계획:

화학 반응:

그러한 현대 미국 디자인 중 하나가 그림 1에 나와 있습니다. 6(왼쪽 그림 - 갈바니 전지, 사용되지 않음, 오른쪽 - 방전됨); 비트 차트는 그림 1에 나와 있습니다. 7.

이러한 요소는 철도 및 기타 신호에 사용되며 100-600Ah 용량의 크기로 제조됩니다.

낮은 전압으로 인해 작동 비용이 비쌉니다. 이러한 요소는 온도 변동에 민감합니다. 계획에 따라 작동하는 산성 전해질이있는이 그룹의 요소도 알려져 있습니다.

화학 반응:

손전등에 대한 이러한 유형의 요소 실행 형식은 그림 1에 나와 있습니다. 여덟.

에) 기체 음극 물질이 있는 갈바니 전지. "b" 그룹의 갈바닉 요소는 최근 몇 년 동안 산업적 중요성을 획득하기 시작했습니다(여전히 주로 프랑스에서). 공기 탈분극 또는 대기 산소에 의한 탈분극이 있는 요소로 알려져 있습니다. 더 넓은 인식을 얻은 최초의 요소 중 하나는 페리 요소였습니다. 기체 전극에 대한 연구를 통해 Feri는 갈바니 전지에서 아연 소비를 크게 줄이는 문제를 해결하는 방법을 제공했을 뿐만 아니라 기체에서 이온 상태로 산소가 전환되는 것과 관련된 어려움을 성공적으로 우회하여 동시에 실험적으로 탈분극 메커니즘. 이 요소의 장치 (그림 9)의 본질은 다음과 같습니다. 아연 판은 용기 바닥에 수평으로 위치합니다. 그것 가까이에는 전해질(염화 암모늄 용액) 위로 돌출된 높은 다공성과 전기 전도성을 가진 특수 제작된 수직 탄소 전극이 있습니다.

페리 원소의 물리 화학적 과정. 이론 방정식

완전히 정확하지 않습니다. 실제로 프로세스는 두 단계로 나뉩니다. 첫 번째 단계에서:

기존의 Leclanchet 전지에서와 같이 ZnCl 2 가 형성되지만 작동하면서 전해질은 3개의 층으로 성층화됩니다. 특정 무거운 ZnCl 2(약산성 매질)가 바닥에 남아 아연을 덮습니다(그림 10). , 고르지 않은 부식으로부터 보호합니다. 석탄에 형성된 특정한 더 가벼운 NH 4 OH 용액은 상단(약 알칼리성 매질)으로 뜨고, 극단층이 접근하고 용액의 총 NH 4 Cl 함량에 따라 중간에는 사용되지 않은 NH 4 Cl의 대부분 중성 용액이 남아 있습니다. 감소하면 프로세스의 두 번째 단계가 시작됩니다.

또한 NH 4 Cl이 부분적으로 재생되고 산화아연 침전물이 극단층의 연결 경계에서 침전됩니다. 아연을 향한 탄소 전극의 하부는 항상 깨끗한 상태를 유지하며 가장 중요한 것은 ZnCl 2 용액에 잠겨 있습니다.

액체 쌍의 반대 방향 EMF(그림 11)

대략 0.25V와 같으며 탄소 전극에 의해 단락되기 때문에 주 EMF를 감소시키지 않습니다.

하부의 탄소(기체) 전극은 흡착된 수소로 포화되고 상부는 산소로 포화됩니다. 이 전극의 탈분극 정도는 단락 쌍의 작업에 의해 결정됩니다.

EMF ~ 0.5-1.0V 포함.

이것은 Ch에 의존하는 요소의 안정성을 설명합니다. 아. 탄소 전극의 품질.

기체, 고체 및 액체 음극 물질과 전기화학 전지의 비교. Leclanchet 소자와 Feri 소자의 방전 비교 그래프가 그림 1에 나와 있습니다. 12.

양극 물질의 물리적 상태가 다른 요소의 물질 비교 소비는 표에 나와 있습니다. 9 매우 낮은 전류로 방전하거나 차단된 더 강한 전류로 방전하는 경우.

Feri는 1Ah 생산에 대해 다음과 같은 비교 비용을 제시합니다.

페리 원소 외에도 Le Carbone 공기 탈분극 원소와 Ney, Nyberg 및 Jungner 알칼리 전해질 원소가 현재 알려져 있습니다. 도에서. 13은 5옴의 일정한 저항에 대한 Le Carbone 갈바니 전지, 유형 AD 220의 비트 그래프를 보여줍니다.

갈바니 전지 습식 및 건식전해질의 상태에 의해 구별됩니다. 액체 수용액의 형태로, 또는 일종의 증점제(전분)에 의해 젤리 같은 끈적끈적한 덩어리로 변하거나, 마지막으로 앉아있는 형태로 다공성 불활성 물질 충전제에 액체 전해질을 함침시킨 주입, ( 톱밥, 석고, 모래, 판지).

건식 전해질을 사용하는 Leclanchet 유형의 갈바니 전지는 오랫동안 가장 실용적인 응용 분야와 산업적 중요성을 받아왔습니다. 이와 관련하여, 최근그 안에서 일어나는 물리적, 화학적 과정을 밝히기 위해 많은 작업이 수행되었습니다. 이 요소의 갈바니 회로 다이어그램:

MnO 2 에서 Mn 2 О 3로의 탈산이 확립되었습니다. Feri 요소(전극의 수직 배열 및 전해질에 ZnCl 2 존재)와 달리 여기에서는 이동도가 낮은 전해질의 계층화가 덜 발생합니다. 화학 반응에는 세 단계가 있습니다.

또한 특정 조건에서 NH 4 OH와 ZnCl 2의 상호 작용은 다음 식에 따라 옥시염화아연의 형성을 동반합니다.

MnO 2 의 실제 소비는 반응에 공기 산소의 참여로 설명되는 방정식 1, 2 또는 3에서 요구하는 것보다 때때로 적습니다. 음극에 흡착되는 현상을 설명합니다. 전극의 분극은 주로 OH- 이온의 농도 증가와 Zn++의 농도 증가에 기인합니다(표 10).

또한 ZnCl 2 ∙2NH 3 침전물에 의한 기계적 분극(표 4 참조)이 있습니다. Zn(OH) 2 및 Zn(OH)Cl. 특히 유해한 것은 다공성 음극 (응집체) 내부의 전해질 접근을 차단하는 마지막 두 가지입니다. Feri 요소를 제외하고 습식 셀에 비해 건식 셀의 자체 방전은 훨씬 적지만 제조 방법 및 품질에 크게 좌우됩니다.

건식 갈바니 전지의 분류. 다른 특정 작업 조건(예: 열대 국가)에서뿐만 아니라 몇 년 동안 예비비를 확보해야 하는 경우 장기 보관을 위해 충전되지 않거나 완전히 충전되지 않은 갈바니 전지를 사용하는 것이 바람직합니다. 사용하기 전에 작동 상태로 가져옵니다. 그러나 동시에 그러한 전지의 수명이 기존의 건식 갈바니 전지보다 짧다는 점을 염두에 두어야 합니다.

건식 갈바니 전지의 성능이 매우 다양하다는 관점에서 설계 특성에 따라 장기 보관 조건이 충족되는 범위와 방법에 대한 간략한 표시와 함께 분류가 아래에 제공됩니다(표 11). 또한, 표에서. II는 그 중 일부의 예시적인 구현 형태를 보여줍니다.

III. 갈바니 전지의 응용. 갈바니 전지의 전기 에너지 비용. 전극으로 사용할 수 있는 재료의 이론적 소비와 1Wh당 이러한 재료의 비용(1914-18년 전쟁 이전)의 비율(표 12)은 후자의 선택이 높은 비용( 특히 Cd, Ag, Ni, Pb) 또는 기술적 어려움, 예를 들어 Al, H 2).

또한 실질적으로 가장 경제적으로 작동하는 페리 소자에서 1유용 Wh의 비용이 약 80kopecks라는 점을 고려하면 재료 소모만 고려하면 경제적, 기술적 이유로 갈바니 전지가 사용된다는 것이 분명해집니다. 일반적으로 소비 전력이 낮은 수신기와 특히 낮은 방전 전력의 경우에만. 또한, 많은 경우 갈바니 전지의 사용은 비용 효율성이 아니라 필수 불가결성과 여러 가지 실용적인 편의에 따라 결정됩니다. 후자는 Leclanchet 유형의 요소, 특히 건조한 요소의 주요 분포를 설명합니다.

전기적으로 갈바니 전지의 사용은 표에 표시된 모드로 결합될 수 있습니다. 열셋.

다양한 유형의 요소에 대한 기술 데이터, 예를 들어 Feri 유형의 요소와 건식 Leclanchet 유형을 비교하면 요소에 대한 특정 하중으로 약 50Wh / l의 동일한 특정 용도를 얻을 수 있음이 밝혀졌습니다. 0.1-0.25 A / l의 Leclanchet 유형, 0.02-0.05 A / l에서만 동일한 유형의 Feri 요소에 대해. 이것은 경제성 측면에서 이점에도 불구하고 페리형 갈바니 전지의 상대적으로 작은 성공을 설명합니다. 보다 완전한 비교 평가에서는 방전 전압의 허용 범위와 기타 여러 조건을 고려해야 합니다. 실제로 접하는 다양한 수신기 작동 모드에 더 쉽게 적응할 수 있는 Leclanchet 시스템은 여전히 ​​가장 성공적인 시스템으로 간주되어야 하며 이는 광범위한 분포를 설명합니다.

갈바니 전지의 산업 생산. 그룹 "1, b"(표 13)의 갈바니 전지, 즉 젤리 같은 전해질이 있는 건조한 전지는 산업적으로 가장 중요합니다. 이러한 갈바니 전지의 생산 규모는 표에서 볼 수 있습니다. 십사.

현재 많은 국가에서 갈바니 전지 생산을 정상화했습니다. 독일에서는 건전지 8종, 습식전지 2종, 주머니형 전지 1종을 규격화하고 있다. 미국 - 건전지 2종, 포켓 배터리 5종, 무선양극 배터리 2종. 고정 전해질이 있는 갈바니 전지에 대한 전체 연합 표준(표 15)은 7가지 유형의 건식 및 물로 채워진 갈바니 전지를 제공합니다.

특히 전자 배터리(양극 및 백열등)의 생산은 요소의 균일성과 관련하여 가장 높은 요구 사항을 충족해야 합니다. 현재로서는 그들의 디자인이 우리 나라뿐만 아니라 해외에서도 아직 완성되었다고 볼 수 없지만 최근에는 특히 미국에서 그들의 제조 기술이 대단한 완성도에 이르렀습니다.

도에서. 도 14는 음극 전지의 주기적인 방전을 나타내는 그래프이고, 도 14는 도 15는 라디오 배터리의 요소들 중 하나의 도면을 도시한다.

건전지 생산을 위한 기본 재료. 과산화물 또는 이산화망간은 전도성이 낮기 때문에 탄소 전류 전도 막대를 둘러싸고 있는 다공성(최대 40%) 몸체인 소위 덩어리 형태의 흑연 분말과 밀접하게 혼합되어 가장 자주 사용됩니다(표 II 참조). ). 재료 비용의 잔액은 주로 다음과 같이 구성됩니다(백분율로).

갈바니 전지에서 활성 물질의 최대 사용에 대한 산업 요구 사항은 두 가지 측면에서 고려해야합니다. a) 자발적 소비에 대한 이러한 물질의 저항 측면 및 b) 작동 중 활성 측면. 첫 번째 요구 사항은 주로 양극에 적용되고 두 번째 요구 사항은 음극에 적용됩니다. 아연과 관련하여 화학적 조성보다 적지 않은(더 크지는 않은) 역할이 표면 및 결정 구조의 상태, 즉 이 압연 재료의 가공에 의존하는 특성에 의해 수행된다는 것이 확인되었습니다. 다음은 이산화망간으로 사용됩니다. a) 망간 광석(파이롤루사이트), b) 인공(화학적으로 얻은) 과산화망간, c) 둘 다의 혼합물, 예를 들어 첫 번째 2중량부와 1중량부 두번째. 첫 번째는 더 저항력이 있고 전기 전도성이 있고 두 번째는 더 활동적입니다. 파이롤루사이트의 광물학적 기원과 중합도 역시 매우 중요합니다. 소련에서는 Chiatura pyrolusite가 거의 독점적으로 사용됩니다. 응집체에서 MnO 2 의 사용은 a) 사용된 흑연의 특성, b) 두 성분의 분쇄도(0.05mm 정도의 입자 크기), c) 이들의 전기 전도도에 따라 매우 복잡하게 의존합니다. , d) 혼합물의 조성과 혼합물의 제조(압력), 마지막으로 e) MnO 2 와 흑연의 흡착 용량. 평균적으로 최대 0.7V의 연속 방전에서 건식 전지의 pyrolusite 사용은 20-30%(Mn 2 O 3로의 탈산) 이하이고 인공 과산화망간(MnO 2)은 60-70%입니다. 현대 원소의 비율(MnO 2 /흑연)은 2-4입니다.

건식 갈바니 전지의 전해질. 건식 갈바니 전지의 품질, 특히 저장 능력은 전해질의 화학적 조성뿐만 아니라 물리적 특성, 충전 방법 등에 크게 좌우됩니다. 매끄러운 금속 부식의 의존성 다양한 농도의 암모니아 용액에 있는 아연은 그림 1에 나와 있습니다. 16은 NH 4 Cl의 20% 순수 용액에서 최소한의 부식이 발생함을 보여줍니다(Drucker는 개별 불순물의 영향을 고려함).

건전지의 전해질 내 NH 4 Cl 농도는 이론상 최대값을 갖는 것이 바람직하다. 아연 용해를 감소시키는 면에서 유용한 첨가제 중 하나는 도 2에 도시된 바와 같이 염화아연이다(네른스트 방정식 참조). 다양한 농도의 ZnCl 2 용액 100 cm 3 당 25 g의 NH 4 Cl을 함유하는 용액에 대한 17.

이 그래프는 또한 아연 아말감화의 효과가 ZnCl 2 가 없는 경우에만 부식에 상당한 영향을 미치며, 또한 다음과 같이 25%(비중 1.24)를 초과하는 ZnCl 2 함량의 증가가 부식에 훨씬 덜 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. 이론상 Zn(OH) 2 의 빠른 형성과 관련하여 바람직하지 않습니다. 겉보기에 최적인 ZnCl 2 농도가 ZnCl 2 ∙2NH 4 Cl 착물에 해당한다는 점은 흥미롭습니다. 전해질의 다른 특성 중에서 점도가 중요합니다. Drucker에 따르면 NH 4 Cl 용액의 5% 페이스트는 10%보다 아연에 미치는 영향이 적습니다. 전해질 젤라틴화의 두 가지 방법이 알려져 있습니다. 1) 셀에 액체 전해질을 채우고 페이스트가 형성될 때까지 가열합니다(일반적인 방법) 2) 젤라틴화는 상온에서 염화아연의 작용에 의해 수행됩니다. 증점제는 일반적으로 밀가루 1중량부에 전분 2중량부의 혼합물입니다. 건조 요소에 가장 적합한 것은 점성 황색 덩어리이며, 이는 젤라틴화 시간이 가장 짧은 조성물의 경우에 얻어집니다. 용액의 젤라틴화 속도에 대한 ZnCl 2 농도의 효과는 도 2에 도시되어 있다. 십팔.

얻은 비율을 통해 별도로 농축되지 않는 두 가지 조성물(표 16)을 사용할 수 있으며, 이는 실온에서 함께 부을 때 필요한 특성을 많이 제공하고 사전 계산된 시간에 제공됩니다.

위에서 언급한 것들과 함께 ZnCl 2 의 이 귀중한 품질은 또한 흡습성 및 방부성 특성의 관점에서 볼 때 의 작업의 산물로 형성된 재료를 새로운 갈바니 전지에 도입하는 것으로 처음에는 이해할 수 없는 것으로 설명됩니다. 전지, 용량 및 저장 수명 면에서 이러한 이점은 플랜트에서 건조된 요소가 ZnCl 2 를 사용하지 않고 벌크 및 기타 형태 이전에 갖는 것입니다. NH 3 를 포함하는 이원 화합물의 형성은 최근 NH 4 Cl이 없는 전해질, 즉 염화망간을 첨가한 염화마그네슘을 사용함으로써 방지되었습니다. 덩어리에 전해질을 함침시키고 원소를 채우는 방법은 대기 중 산소의 작용으로부터 Zn을 보호하기 때문에 저장성과 관련하여 고려해야 합니다. Feri 유형의 요소에서 바닥에 위치한 아연에 대한 적절한 기능과 무해에 필요, 반대로 건식 갈바니 전지의 공기 산소는 특히 농도 쌍과 결합하여 아연에 강한 파괴적인 영향을 미칩니다(그림 19). ), 수직 위치와 함께 전극을 따라 작용합니다.

갈바니 전지 생산을 위한 기술적 방법. 갈바니 전지의 공장 생산은 다음과 같은 주요 작업으로 나뉩니다. a) 아연 극의 생산, b) 음극(응집체)의 준비, c) 전해질의 준비 및 d) 상기 구성요소의 조립. 첫 번째 작업은 일반적인 기계적 기술로 구성됩니다. 아연 시트 절단, 템플릿에 따라 굽힘 및 납땜; 아연 극의 스탬핑 및 전기 용접도 사용됩니다. 특정 입자로 체로 쳐지고 특정 비율로 혼합된 흑연과 열루석으로부터 덩어리를 준비하는 것은 원하는 크기의 연탄을 압축하는 것으로 구성됩니다. 압착 방법은 1) 석탄에 직접 압착하는 방법과 2) 제거된 주형 막대를 압착한 후 형성된 채널에 석탄을 삽입하는 두 가지 방법이 알려져 있습니다. 첫 번째 방법의 장점은 소결탄 전이 저항을 줄이는 것입니다. 두 번째 - 프레스 중에 고압을 가할 가능성. 최근에는 자동 프레스가 보편화되었습니다. 석탄 위에 올려진 압축된 덩어리는 더 큰 기계적 강도를 제공하고 덩어리를 치핑으로부터 보호하기 위해 일반적으로 얇은 코드로 나선형으로 조여진 천이나 종이 케이스에 넣습니다. 이 기술을 응집체 바인딩이라고 하며 일반적으로 수동으로 수행됩니다. 미국에서는 골판지 외피를 번거롭게 묶지 않고 골재를 피복하고 골재와 아연 사이의 전체 공간을 채우는 골판지 피복이 동시에 분리기 역할을 하는 동시에 충전재의 역할을 하는 보다 진보된 기술이 실행됩니다. 전해질. 작은 샘플에 대한 이러한 스트래핑 기계화의 가능한 방법 중 하나가 그림 1에 나와 있습니다. 20에 따르면, 덮개가 있는 덩어리는 차갑거나 가열된 매트릭스의 구멍을 통해 약간의 마찰로 눌러지고 바닥은 적절하게 배열된 펀치로 밀봉됩니다.

클램프를 착용하기 위해 - 황동 캡 - 반자동 장치도 사용됩니다. 그 중 하나가 그림 1에 나와 있습니다. 21.

기술 데이터: 무게 96kg, 소비 전력 1/2리터. s., 생산성 1500 개. 시간 단위로 유사하게 대량 생산 b. 또는 m. 갈바니 전지를 조립하는 기계화 및 기타 방법.

갈바니 전지 테스트. 전기적 특성은 1) 정전류 I = Const 및 2) 정저항 R = Const의 두 가지 방법을 사용하여 테스트됩니다. 단순성 측면에서 두 번째 방법이 더 일반적입니다. 테스트는 다음과 같은 유형으로 나뉩니다. 1) 외부 특성 또는 내부 저항 테스트 을 받다 선형 의존성 V = f(I) V의 판독값은 정상 상태 값에서 취해야 합니다. 2) I = Const 또는 R = Const에서 연속 방전 용량 시험 V = f(t). 3) 저장 능력 시험; 신뢰할 수 있는 방법이 아직 개발되지 않았습니다. 갈바니 전지의 일정 기간 동안 EMF의 변화나 내부 손실의 증가에 의해 간접적으로 그리고 정확하게 판단되는 것과는 거리가 멀다. 4) 조건에서 최대 수익 테스트 b. 또는 m. 갈바니 전지의 실제 작동 조건에 가깝습니다(미국 표준에 따른 주기적 방전). 소련에서 Ch. 아. 처음 두 가지 유형의 테스트; 현재 세 번째 유형을 사용하려는 시도가 있습니다. 10옴 저항에서 갈바니 전지의 가장 일반적인 방전.

MnO 2 가 있는 갈바니 전지에 대한 R = Const에서 함수 V = f(t)의 형태는 다음 방정식으로 매우 밀접하게 표현된다는 것이 확인되었습니다.

여기서 V H.는 초기 전압, b는 요소 상수, t는 시간입니다. 이 비율을 통해 평균 전압 V cf를 분석적으로 결정할 수 있습니다. 어떤 최종 전압까지 V K . 방정식에서

결과적으로 갈바니 전지의 해당 용량

여기서 t 0은 비트 기간(시간)입니다. 첫 번째 방정식은 V K 까지 적용할 수 있습니다. = 최대 500시간까지 방전 모드에서 0.7V 이하.

더 긴 모드(일반적으로 실제로 사용되지 않음)를 사용하면 원래 포물선 모양에서 곡선의 관찰된 편차(모든 갈바니 전지가 아님)가 가능합니다(그림 22 및 23에서 - 동일한 치수 이하의 갈바니 전지에 대해 취한 곡선) 동일한 조건).

이러한 경우 방정식을 적용하면

더 높은 끝 전압에 의해 제한됩니다. 다양한 모드 R = Const에서 러시아 생산의 갈바니 전지의 커패시턴스 변화의 특성은 "방전 시간-용량"다이어그램에서 여러 셀 크기에 대해 표시됩니다(그림 24).

갈바니 셀의 크기가 다른 동일한 모드에 해당하는 점은 다음 식과 같이 좌표(저항선)의 원점에서 그린 직선 위에 놓여 있음을 다이어그램에서 알 수 있습니다.

V H. , V cp의 매우 약간의 변동으로 인해. = Const, 그리고 결과적으로 I의 값은 cf. 좌표축에 대한 저항 빔의 기울기를 결정하는 , 또한 = Const, 즉 평균 방전 전류는 실질적으로 갈바니 전지의 크기와 모양과 무관하게 취해질 수 있으며 외부의 전도도에 의해서만 결정됩니다. 회로(방전 저항). 결과적으로 간단한 관계를 통해 방전 시간 그래프에서 다이어그램이 작성된 최종 전압까지 커패시턴스를 쉽게 결정할 수 있습니다. 방전 모드에 따른 갈바니 전지의 정전 용량 변화와 관련하여 최근에 등장한 많은 공식을 통해 필요한 계산을 연습에 충분한 정확도로 수행할 수 있습니다. 이러한 공식을 사용할 때 경험적이며 따라서 엄격하게 말해서 이 공식이 파생된 제품과 조건에서만 적용된다는 사실을 잊어서는 안 됩니다. I \u003d Const에서의 방전의 경우 Peikert의 공식을 건전지에 적용할 수 있습니다(전기 배터리 참조).

여기서 t 0 - 시간 단위의 비트 기간. 러시아 제품의 경우 V K. = 0.7 V에 대한 지표 n의 값은 1.3인 것으로 나타났습니다. 미국 제품의 경우 Peikert 공식의 유효성도 설정되었으며 건조 요소 유형 중 하나에 대해 최대 V K. \u003d 0.75 V, 값 n \u003d 2; 상수 k는 요소의 치수에 따라 다릅니다. R = Const에서의 방전의 경우 공식은 다음과 같은 형식을 취합니다.

여기서 n은 1.5 ~ VK입니다. = 미국 제품의 경우 0.75V, 1.3~V K. = 러시아 제품의 경우 0.70V. 일반적으로 상수 n과 k와 관련하여 둘 다 V K 에 의존한다는 점을 염두에 두어야 합니다. 또한, k는 탈분극 물질의 양 및 사용량에 의해 결정되고, n은 소자의 형상 및 주로 탈분극자의 활성층 두께에 의해 결정된다.

온도와 방전 저항에 대한 건전지의 방전 전압 의존성은 그림 1에 나와 있습니다. -22°가 방전에 대한 임계 온도임을 보여주는 25 b. 또는 m. 상당한 전류.

갈바니 전지 테스트 장비는 1) 저항 세트와 전압계 스위치가 있는 방전 보드(그림 26)로 구성됩니다.

2) 시계 장치 A에 의해 제어되는 계전기 C가 테스트 중인 회로 E를 닫고 여는 미국 표준에 따른 간헐적 테스트 설정(그림 27).

3) 배터리 퓨즈의 주기적인 방전을 테스트하기 위한 설비는 하루 2시간 동안 퓨즈를 사용합니다(그림 28).

다양한 갈바니 전지는 오랫동안 전기 공학에서 사용되어 왔습니다. 우리는 그들이 기원을 섰다고 말할 수 있습니다. 과학적 연구전기와 같은 현상. 전류의 성질을 이해하기 위해서는 먼저 갈바니 전지가 무엇인지 이해할 필요가 있다.

형질

각 갈바니 전지는 화학 전류 소스입니다. 여기에서 전기 에너지의 생성은 산화 환원 반응의 결과로 발생합니다. 화학 에너지를 전류로 직접 변환하는 것으로 나타났습니다.

표준 갈바니 전지는 서로 다른 전극을 포함하며, 그 중 하나는 산화제를 포함하고 다른 하나는 환원제를 포함합니다. 반응하는 동안 둘 다 전해질과 접촉합니다. 유효 기간에 따라 요소는 일회용, 재사용 및 연속적일 수 있습니다. 가장 일반적인 것은 많은 현대 장치에 사용되는 일반 전기입니다.

작동 원리

이 요소는 물리적 특성이 이질적인 두 개의 금속 전극으로 구성됩니다. 일반적으로 점성 또는 액체 매체인 전해질에 넣습니다. 전극이 외부 전기 회로에 의해 연결되면 화학 반응이 시작됩니다. 이때 한 전극에서 다른 전극으로 전자의 이동이 시작되어 전기가 나타납니다.

요소의 음극은 전자를 잃는 전극으로 구성되며 재료는 리튬 또는 아연입니다. 반응 중에는 환원제 역할을 합니다. 따라서 다른 쪽 전극은 산화제로서 양극의 기능을 수행한다. 산화 마그네슘이 재료로 사용되며 수은 또는 금속 염은 덜 일반적으로 사용됩니다.

전극이 위치한 전해질 자체는 정상적인 조건에서 전류를 전달할 수 없는 물질입니다. 전기 회로가 닫히면 물질이 이온으로 분해되기 시작하여 전기 전도성이 나타납니다. 전해질의 재료는 대부분 용해되거나 용융된 산과 칼륨 및 나트륨 염입니다.

갈바니 전지의 전체 디자인은 금속 용기에 담겨 있습니다. 전극은 산화제와 환원제가 증착되는 금속 메쉬 형태로 만들어집니다. 시간이 지남에 따라 산화 및 환원 물질의 재고가 점차 감소함에 따라 전기 화학 반응이 약해집니다.

에 현대적인 조건가장 일반적인 화학 전류 소스는 갈바니 전지입니다. 개별적인 단점에도 불구하고 전자공학 분야에서 널리 사용되고 있으며, 이를 개선하기 위해 끊임없는 노력을 기울이고 있습니다. 갈바니 전지의 작동 원리는 매우 간단합니다. 구리 및 아연 판을 황산 수용액에 담그면 양극과 음극의 역할을 합니다.

갈바니 전지의 작동 원리

극을 도체로 연결하면 가장 간단한 전기 회로가 나타납니다. 소자 내부의 전류 흐름은 음전하에서 양전하로, 즉 아연 판에서 구리 판으로 발생합니다. 외부 회로를 따라 하전 입자의 이동은 반대 방향으로 수행됩니다.

전류에 노출되면 황산 잔류 물과 수소 이온의 이동이 다른 방향으로 발생합니다. 이 경우 수소는 전하를 구리판으로 옮기고 나머지 산은 아연판으로 옮깁니다. 따라서 전압은 단자에서 유지됩니다. 동시에 수소 기포가 동판에 침전되어 소자의 전반적인 효과를 약화시키고 추가 전압을 생성합니다. 이 전압을 분극 기전력이라고 합니다. 이 현상을 피하기 위해 수소 원자를 흡수하고 탈분극 기능을 수행할 수 있는 물질이 조성물에 도입된다.

갈바니 전지: 장점과 단점

현대 갈바니 전지의 제조에는 다양한 재료가 사용됩니다. 가장 일반적인 것은 손톱에 사용되는 탄소-아연 원소를 기반으로 하는 재료입니다.

그들의 주요 긍정적 인 품질은 비교적 저렴한 비용으로 간주됩니다. 그러나 이러한 요소는 전력이 낮고 수명이 짧습니다. 가장 좋은 방법은 알칼리 원소를 사용하는 것입니다. 여기에서는 석탄이 아니라 알칼리 용액이 전해질 역할을 합니다. 배출시 가스가 방출되지 않아 완벽한 기밀성을 보장합니다. 알칼리성 원소는 수명이 더 길다.

모든 유형에 대한 갈바니 전지의 일반적인 작동 원리는 정확히 동일합니다. 예를 들어, 수은 산화물을 기반으로 하는 원소는 구조적으로 알칼리성 원소와 유사합니다. 고온에 대한 내성 증가, 높은 기계적 강도 및 안정적인 전압 값이 특징입니다. 단점은 수은의 독성으로, 사용된 원소를 주의 깊게 다루어야 합니다.