* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

645 ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА 646 фнкои из р-ра с у л ь ф а т а м е д и в X . и . т. к о н с т р у к т и в ­ но разделяется на две н е з а в и с и м ы е с т а д и и и з а счет ее энергии в ц е п и д л и т е л ь н о е в р е м я г е н е р и р у е т с я мектрич. ток: Zn + C u S 0 4 ц и я в топливных элементах сводится к окислению («сгоранию») т о п л и в а . Р а б о т а X . и. т. х а р а к т е р и з у е т с я р я д о м п а р а м е т р о в , к - р ы е з а в и с я т , с одной с т о р о н ы , от э л е к т р о х и м и ч . с и - ZnS0 +Cu 4 (3) Топливо Окислитель Тепловой эффект реакции А Н, протекающей в X. и. т., и количество э л е к т р и ч . э н е р г и и , к - р о е м о ж е т быть получено п р и п р о с т р а н с т в е н н о м разделении енислительных и в о с с т а н о в и т е л ь н ы х п р о ц е с с о в , с в я юяы между собой Гиббса — Гельмгольца уравнением: д ~" 0,239 ZF~t~ 1 dT J p где Ъ — число э л е к т р о н о в , у ч а с т в у ю щ и х в п р о ц е с с е окисления и л и в о с с т а н о в л е н и я , Т — абсолютная темп pa, F — ч и с л о Ф а р а д е я , j —температурный Рис. 1. Схема электрохимического генератора: J и г — отрицательный и положительный электроды; з — токоотвод; 4 — электролит; 6 — приемник электрич. энергии. коэфф. эдс п р и п о с т о я н н о м д а в л е н и и ! У р - и и е Г и б б с а — Гельмгольца с о с т а в л я е т о с н о в у т е р м о д и н а м и к и X . и. т. Из него следует, что е с л и ( " й т " ) < 0 , то р а б о т а , со­ вершаемая X . и . т . , м е н ь ш е т е п л о в о г о эффекта р е а к ­ ции и часть т е п л а л и б о у с п е в а е т р а с с е я т ь с я в о к р у ­ жающей среде* л и б о в ы з ы в а е т п о в ы ш е н и е темп-ры X. и. т. П р и ( г ™ А = 0 э л е к т р и ч . р а б о т а р а в н а тепло¬ вому эффекту р е а к ц и и ! Н а к о н е ц , п р и ( ) > 0 элёктрич. работа с о в е р ш а е т с я ч а с т и ч н о з а счет п о г л о щ е н и я тепла из о к р у ж а ю щ е й с р е д ы и б о л ь ш е A i f р е а к ц и и . Проводя и з м е р е н и я эдс п р и р а з л и ч н ы х т е м п - р а х , м о ж ­ но на основе у р - и и я Г и б б с а — Г е л ь м г о л ь ц а р а с с ч и т ы ­ вать тепловые эффекты п р о т е к а ю щ и х в X . и . т. р е а к ­ ций, знание к - р ы х и г р а е т в а ж н у ю р о л ь в т е о р е т и ч . расчетах и п р и р а з р а б о т к е т е х н о л о г и и х и м и ч . п р о и з ­ водств. Все X . и. т. п р и н я т о д е л и т ь н а две б о л ь ш и е г р у п п ы : гальванич. э л е м е н т ы и а к к у м у л я т о р ы . К п е р в о й г р у п ­ пе относятся X . и. т . , к - р ы е - д о п у с к а ю т л и ш ь о д н о к р а т ­ ное и с п о л ь з о в а н и е з а к л ю ч е н н ы х в и и х а к т и в н ы х ма­ териалов, т. е. в е щ е с т в , п р и н и м а ю щ и х у ч а с т и е в токообразующих э л е к т р о х и м и ч . п р о ц е с с а х . С р о к с л у ж ­ бы гальванич. э л е м е н т о в к о н ч а е т с я ( р а з р я д X . и . т.) после п о л н о г о и л и ч а с т и ч н о г о и с п о л ь з о в а н и я а к т и в ­ ных м а т е р и а л о в . X . и. т . , р а б о т о с п о с о б н о с т ь к - р ы х после р а з р я д а м о ж е т б ы т ь в о с с т а н о в л е н а п у т е м з а р я ­ да, т. е. п р о п у с к а н и е м т о к а в и а п р а в л е и и и , о б р а т н о м направлению т о к а п р и р а з р я д е , н а з . а к к у м у л я .т о р а м и . При р а з р я д е X . и. т. о т р и ц а т е л ь н ы м э л е к т р о д о м я в ­ ляется а и о д , т. е. тот. э л е к т р о д , н а к - р о м п р о т е к а е т •процесс о к и с л е н и я ( ц и н к о в ы й э л е к т р о д элемента Даниэля—Якоби); положительным электродом слу­ жит к а т о д , т. е. э л е к т р о д * и а к - р о м п р о и с х о д и т п р о ­ цесс в о с с т а н о в л е н и я (медный э л е к т р о д ) . О т р и ц а т е л ь ­ ный электрод* к - р ы й п р и р а з р я д е а к к у м у л я т о р а б ы л анодом, п р и з а р я д е с т а н о в и т с я к а т о д о м . В гальванич. элементах начали широко применять принцип п о д а ч и а к т и в н ы х м а т е р и а л о в п о м е р е и х р а с ­ ходования/ Т а к и е устройства, п р и н ц и п и а л ь н о могу­ щие р а б о т а т ь с к о л ь у г о д н о д о л г о , п о л у ч и л и н а з в а н и е э л е к т р о х и м и ч е с к и х г е и е р а т оро в электрич. э н е р г и и . П р и н ц и п и а л ь н а я с х е м а э л е к т р о ­ химич. г е н е р а т о р а п р е д с т а в л е н а н а р и с . 1. Э л е к т р о ­ химич. г е н е р а т о р ы , в к - р ы х а к т и в н ы м м а т е р и а л о м от­ рицательного э л е к т р о д а с л у ж и т обычное топливо (напр., п р и р о д н ы й г а з , с о с т о я щ и й из у г л е в о д о р о д о в ) или в е щ е с т в о , л е г к о и з в л е к а е м о е и з п р и р о д н о г о топ­ лива ( в о д о р о д , о к и с ь у г л е р о д а , г е н е р а т о р н ы й г а з , водяной газ» м е т а н о л и т. д . ) , н а з ы в а ю т т о п л и в ­ ными э л е м е н т а м и . Активным материалом катода т о п л и в н о г о э л е м е н т а м. б. к и с л о р о д в о з д у х а или чистый к и с л о р о д . Т . о б р . , т о к о о б р а з у ю щ а я р е а к ­ - стемы X . и . т . , а с д р у г о й — от к о н с т р у к ц и и у с т р о й ­ с т в а . В а ж н е й ш и м и х а р а к т е р и с т и к а м и X . и. т. я в л я ­ ются эдс, н а п р я ж е н и е , внутреннее сопротивление, емкость, энергия, саморазряд и срок службы. Э л е к т р о д в и ж у щ а я с и л а X . и . т. з а в и с и т прежде в с е г о от типа э л е к т р о х и м и ч . с и с т е м ы ; в м е н ь ш е й с т е ­ п е н и и а эдс в л и я ю т к о н ц е н т р а ц и я э л е к т р о л и т а , м о ­ дификации окислителя И восстановителя. Величина эдс р а з н ы х X . и . т. к о л е б л е т с я от 0,7 д о 2,5 в. П р и з а м ы к а н и и X . и. т. и а о п р е д е л е н н у ю н а г р у з к у разность потенциалов U между его электродами ста­ н о в и т с я м е н ь ш е эдс и з а в и с и т от, с и л ы п р о т е к а ю щ е г о в ц е п и т о к а , в р е м е н и р а б о т ы X . и. т . , темп-ры и д р . ф а к т о р о в . Это я в л е н и е ч а с т и ч н о в ы з в а н о омнч. п а д е ­ н и е м п о т е н ц и а л а в н у т р и X . и. т а ч а с т и ч н о и з м е н е ­ н и е м п о т е н ц и а л о в э л е к т р о д о в п р и п р о х о ж д е н и и тока,, т. и. п о л я р и з а ц и е й . К а к омич. п а д е н и е Н а п р я ж е н и я , так, и п о л я р и з а ц и я э л е к т р о д о в у в е л и ч и в а ю т с я с р о с ­ том с и л ы т о к а . В н у т р е н н е е омич. с о п р о т и в л е н и е X . и . т. с к л а д ы в а е т с я и з омич. с о п р о т и в л е н и я э л е к т р о л и т а и р а з д е л и т е л ь н ы х м е м б р а н , и л и с е п а р а т о р о в , и омич. сопротивления в самих электродах. Омич. падение потенциала в слое электролита между электро­ дами, с в о д я т к м и н и м у м у , у м е н ь ш а я р а с с т о я н и е м е ж ­ ду электродами и используя конц. р-ры электролитов. П о э т о м у о с н о в н у ю р о л ь о б ы ч н о и г р а ю т омнч. п о т е р и в п о р а х э л е к т р о д о в X . и. т. О м и ч . п а д е н и я в с а м и х э л е к т р о д а х т а к ж е о к а з ы в а ю т с я с у щ е с т в е н н ы м и , т. к . вследствие больших размеров поверхностей электро­ дов п р о т е к а ю щ и е через и и х т о к и в е л и к и . В с л у ч а е электродов, приготовленных прессованием, сказы­ ваются дополнительные сопротивления на г р а н и ц а х соприкосновения частичек. • , П о л я р и з а ц и я э л е к т р о д о в X . и^ т.. в ы з ы в а е т с я р а з н о ­ образными причинами,- Р е а к ц и и у электродов и у ч а ­ стие и о н о в в п е р е н о с е т о к а п р и в о д я т к и з м е н е н и я м к о н ц е н т р а ц и и электролита^ а с л е д о в а т е л ь н о , к о т к л о ­ н е н и ю п о т е н ц и а л о в э л е к т р о д о в от и х п е р в о н а ч а л ь н о г о з н а ч е н и я и в о з н и к н о в е н и ю т. и. . к о н ц е н т р а ц и о н ­ ной п о л я р и з а ц и и » Р о л ь последней в е л и к а , т. к . в X . и. т. п р и м е н я ю т н е б о л ь ш и е к о л и ч е с т в а р - р а э л е к т р о л и т а , а а к т и в н ы е м а т е р и а л ы в ходе р а з р я д а стремятся использовать, полностью. Кроме того, в б о л ь ш и н с т в е с л у ч а е в один и л и оба э л е к т р о д а X . и . т. делают пористыми и затруднения конвекции и диф­ фузии внутри пор приводят к значительным концент­ р а ц и о н н ы м изменениям» П о с л е д н и е в и е к - р ы х т и п а х X . и. т. н а б л ю д а ю т с я в н у т р и т в е р д о й ф а з ы э л е к т р о ­ дов, в к-рой диффузия протекает значительно медлен­ нее* чем в р - р е . В р я д е с л у ч а е в п о л я р и з а ц и я э л е к т р о ­ дов X . и. т. с в я з а н а с з а т р у д н е н и я м и в п р о т е к а н и и с а м и х э л е к т р о х и м и я , р е а к ц и й (подробнее об э л е к т ­ р о х и м и ч . п о л я р и з а ц и и , см. Электродные процессы). м 1 21*