Химический источник тока

Химический источник тока

Химический источник тока (ХИТ) — это источник ЭДС. Энергия протекающих в нём химических реакций превращается в электрическую энергию.

Первый химический источник тока изобрел в 1800 году Алессандро Вольта, итальянский учёный. Он представлял собой сосуд, наполненный солёной водой с опущенными в него цинковой и медной пластинками, соединенными проволокой — «элемент Вольта». В 1859 году французским физиком Гастоном Плантэ был изобретен свинцово-кислотный аккумулятор. Ученый поместил в серную кислоту свинцовую пластину, скрученную в рулон. Этот тип элемента и по сегодняшний день используется в автомобильных аккумуляторах. Самый долгоживущий гальванический элемент — серно-цинковая батарея. Она была изготовлена в 1840 году в Лондоне . Подключенный к двум таким, последовательно соединенным, батареям звонок работает и по сей день в Кларендонской лаборатории Оксфорда.

Принцип действия:

Основу химических источников тока составляют два электрода (отрицательно заряженный анод, содержащий восстановитель, а также положительно заряженный катод, содержащий окислитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила, соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие химических источников тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно-разделённых процессов: на отрицательном аноде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи к положительному катоду, создавая разрядный ток, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.

Поэтому поток отрицательно заряженных электронов по внешней цепи идет от анода к катоду, то есть от отрицательного электрода (отрицательного полюса химического источника тока) к положительному. Это соответствует протеканию электрического тока в направлении от положительного полюса к отрицательному, так как направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике.

В современных химических источниках тока используются:

• в качестве восстановителя (материал анода) — свинец Pb, кадмий Cd, цинк Zn и другие металлы;
• в качестве окислителя (материал катода) — оксид свинца(IV) PbO2, гидроксооксид никеля NiOOH, оксид марганца(IV)MnO2 и другие;
• в качестве электролита — растворы щелочей, кислот или солей.