Galvanické články 2.

Prezentace na téma: "Galvanické články 2."— Transkript prezentace:

1 Galvanické články 2

2 Složení galvanických článků
Při sestavování galvanického článku se pro elektrody a elektrolyty používají takové kombinace chemických látek, aby potenciál vznikající na elektrodách měl dostatečnou velikost a zároveň aby měl článek další požadované vlastnosti jako jsou např. trvanlivost nebo dostatečná kapacita. Vhodnými a nejčastěji používanými látkami pro zápornou elektrodu jsou zinek, lithium, kadmium a hydridy různých kovů, pro kladnou elektrodu oxid manganičitý (MnO2, burel), oxid-hydroxid niklitý (NiO(OH)) a oxid stříbrný (Ag2O). Jako elektrolyt se používají vodné roztoky alkalických hydroxidů (nejčastěji hydroxid draselný), silných kyselin nebo jejich solí. Kromě toho se používají také bezvodé elektrolyty, které obsahují vhodnou sůl rozpuštěnou v organickém rozpouštědle. Případné další látky v galvanických článcích mají za úkol regulovat chemické reakce tak, aby se např. prodloužila životnost článku, snížila možnost úniku nebezpečných látek, ap.

3 Parametry galvanických článků
druh článku – primární - po vybití se nedá nabít nebo sekundární – akumulátor, dá se nabít elektromotorické napětí – velikost napětí mezi elektrodami nezatíženého článku kapacita – elektrická energie uložená v čerstvém / čerstvě nabitém článku měrná energie – podíl kapacity a hmotnosti článku hustota energie – podíl kapacity a objemu článku míra samovybíjení - u primárních článků určuje dobu skladovatelnosti elektrický výkon – množství energie, které je článek schopen dodat za jednotku času vnitřní odpor – velikost odporu článku při průchodu elektrického proudu nabíjecí proud a nabíjecí doba – pro sekundární články (akumulátory) účinnost – podíl vydané a dodané energie u akumulátorů počet cyklů nabití/vybití akumulátoru do konce životnosti cena – ovlivněna cenou materiálu (burel a zinek levnější, stříbro a lithium dražší)

4 primární články Přehled galvanických článků název článku elektrody
elektrolyt Ue [V] poznámka primární články Voltův článek +měď Cu −zinek Zn kyselina sírová H2SO4 1 historicky první zdroj stálého elektrického proudu (1800) zinko-uhlíkový článek (Leclancheův článek) +oxid manganičitý MnO2 −zinek Zn chlorid amonný NH4Cl 1,5 obyčejné baterie alkalický článek hydroxid draselný KOH kvalitní baterie stříbro-oxidový článek (zinko-stříbrný článek) +oxid stříbrný Ag2O −zinek Zn velmi kvalitní baterie Bunsenův článek +kyselina dusičná HNO3 −zinek Zn 1,9 vyšší proudy lithiový článek – nejčastější typ +oxid manganičitý MnO2 −lithium Li lithiová sůl (např LiAlCl4) v organickém rozpouštědle 3 dlouhá životnost

5 sekundární články Přehled galvanických článků název článku elektrody
elektrolyt Ue [V] poznámka sekundární články olověný akumulátor +oxid olovičitý PbO2 −olovo Pb kyselina sírová H2SO4 2 tvrdý zdroj nikl-ocelový akumulátor (NiFe) +nikl Ni −železo Fe hydroxid draselný KOH 1,2 nízká účinnost nikl-kadmiový akumulátor +oxid-hydroxid niklitý NiO(OH) −kadmium Cd obyčejné dobíjecí baterie, jedovatý nikl-metal hydridový akumulátor +oxid-hydroxid niklitý NiO(OH) −vodík vázaný v hydridu kovu (metal) kvalitní akumulátory, nejedovatý lithium-iontový akumulátor – nejběžnější typ +oxid lithno-kobaltitý LiCoO2 −lithium vázané v grafitu lithiová sůl (např. LiPF6) + organické rozpouštědlo 3,6 velmi vysoká kapacita

6 Spojování galvanických článků
Pro dosažení vyššího napětí se články spojují sériově do baterií, celkové elektrické napětí je pak dáno součtem dílčích napětí jednotlivých článků v baterii. Plochá baterie 4,5 V obsahuje 3 suché články (1 článek = 1,5 V), 9V baterie obsahuje 6 suchých nebo alkalických článků (1 článek = 1,5 V), automobilový akumulátor obsahuje 6 akumulátorových článků (1 článek = 2 V). Pokud sériově zapojené články nemají stejnou kapacitu, může při hlubokém vybíjení být článek s nejnižší kapacitou vybit pod přípustnou mez, v extrémním případě dojde k reverzaci napětí na článku a jeho zničení. Při paralelním spojení článků zůstává elektrické napětí stejné, baterie jako celek však snese vyšší zatížení: Paralelním zapojením zdrojů se snižuje vnitřní odpor celkového zdroje a ten pak může dodávat větší elektrický proud. Paralelně spojovat je možno jen stejné články (typ i stupeň vybití), jinak vyrovnávací proudy mezi jednotlivými větvemi mohou způsobit i explozi vybitého článku.

7 Použití galvanických článků
Galvanické články se nacházejí především v přenosných elektrických spotřebičích - baterkách, hodinkách, mobilních telefonech, přenosných počítačích, fotoaparátech a kamerách, tzn. všude tam, kde se nelze připojit k elektrické síti nebo přímo použít mechanický zdroj (generátor). Výhodou galvanických článků bývá snadná přenosnost, malé rozměry, relativně nízká hmotnost. Nevýhodou může být nízké elektromotorické napětí, nízký výkon a krátká životnost. Akumulátory je možné rovněž použít k uložení elektrické energie, potřebné při přerušení dodávky ze sítě, např. v záložních zdrojích nebo jako zdroj elektřiny ve stojícím automobilu.

8 Jaké látky se používají pro zápornou elektrodu ?
Otázky ke zkoušení Jaké látky se používají pro zápornou elektrodu ? Jaké látky se používají pro kladnou elektrodu ? Jaké látky se používají pro elektrolyt ? Jaké jsou parametry galvanických článků ? Jaké jsou druhy primárních článků ? Jaké jsou druhy sekundárních článků ? Vlastnosti sériového spojování galvanických článků ? Vlastnosti paralelního spojování galvanických článků ? Jaké je použití galvanických článků ? Výhody a nevýhody při použití galvanických článků.