химический источник тока сокр., ХИТ (англ. chemical current source или electrochemical cell) — устройство для прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакции в электрическую энергию.

Описание

В зависимости от эксплуатационных особенностей и от используемой электрохимической системы (совокупности электродов и электролита), химические источники тока делятся на первичные (не перезаряжаемые; гальванические элементы; «батарейки»), которые, как правило, после полного разряда становятся неработоспособными, и вторичные (перезаряжаемые; аккумуляторы), в которых реагенты регенерируются при зарядке — пропускании тока от внешнего источника. Такое деление достаточно условно, так как некоторые гальванические элементы могут быть частично заряжены.

Химические источники тока состоят из двух электродов: катода, содержащего окислитель, и анода, содержащего восстановитель, которые контактируют 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 разделенных процессов: на катоде восстановитель окисляется, а образующиеся свободные электроны переходят, создавая разрядный ток, по внешней цепи к аноду, где они участвуют в реакции восстановления окислителя.

В настоящее время существует большое количество типов аккумуляторов: литий-ионные (Li–ion), литий-полимерные (Li–pol), никель-металлогидридные (Ni–MH), никель-кадмиевые (Ni–Cd), свинцово-кислотные, металловоздушные и т. д., — а также первичных источников тока — «батареек», наиболее популярными среди которых являются солевые, щелочные и литиевые. К важным и перспективным химическим источникам тока относятся топливные элементы (электрохимические генераторы), способные к длительному непрерывному функционированию при постоянном подводе к электродам новых порций реагентов и удалении продуктов реакции.

Иллюстрации

Схема литий-ионного химического источника тока, в котором в качестве материала положительного э
Схема литий-ионного химического источника тока, в котором в качестве материала положительного электрода выступает LiMO2 (M = Co, Ni, Mn), а в качестве материала отрицательного электрода — графит. Во время процесса заряда ионы лития извлекаются из структуры LiMOи, проходя через электролит, внедряются в межслоевое пространство графита; в процессе разряда перенос ионов лития идет в обратном направлении. Количество сохраняемой энергии ограничено в основном свойствами материала положительного электрода. Так, например, для LiCoO2 характерны величины удельной электроемкости 130–150 мАч/г.

Авторы

  • Толкачев Николай Николаевич
  • Гольдт Анастасия Евгеньевна

Источники

  1. Химический источник тока // Большая Советская энциклопедия. 3-е изд., 1969–1978.
  2. Дасоян М. А. Химические источники тока: справочное издание. 2-е изд. — Л.: Энергия, 1969. — 587 с.
  3. Lithium batteries: science and technology. Edited by Gholam-Abbas Nazri, Gianfranco Pistoia. Boston- Kluwer Academic Publishers, 2004. — 708 p.
  4. Мощь альтернативы: литий—воздушные аккумуляторы—новое слово в хранении энергии // Нанометр. —www.nanometer.ru/2009/05/28/12434858982414_155668.html (дата обращения: 02.08.2010).

Напишите нам