Перетворення хімічної енергії в електричну

Перетворення хімічної енергії в електронну пов`язано з явищем електролітичноїдисоціації, суть якого полягає в освіті заряджених частинок - іонів при розчиненні деяких речовин (кислот, солей і ін.).

На рис. 1 показана цинкова пластинка, опущена в водний розчин сірчаної кислоти (електроліт). Цинк розчиняється в електроліті, при цьому в розчин переходять позитивні іони Zn +. Розчин заряджається позитивно, а цинк - негативно. Розчинення цинку обгрунтовано хім силами.

В області контакту цинк - розчин виникає електричне поле утворилися іонів, спрямоване від розчину до цинку.

Мал. 1 Цинковая пластинка в розчині сірчаної кислоти

У міру розчинення цинку зростає заряд, а разом з ним і напруженість електричного поля. Електронне поле протидіє переходу іонів Zn + в розчин, тому на певній стадії розчинення цинку припиняється.

Таке збалансоване стан відповідає рівності 2-ух сил, що діють на іони Zn +: хім, під дією яких цинк розчиняється, і електронних, що перешкоджають розчиненню. Розчинення цинку припиняється при наявності якоїсь різниці потенціалів? 1 між цинком і речовиною.

Якщо в той же розчин помістити пластинку з іншої речовини, то описаний процес матиме місце і в даному випадку. Але отримана різниця потенціалів? 2может бути інший величини - більше або менше? 1.

За таким принципом з`являється е. д. з. гальванічного елемента і акумулятора (рис. 2 а, б).

Мал. 2 Режим зарядки свинцевого акумулятора

При з`єднанні пластинок I і II провідником в замкнутому ланцюзі буде діяти е. д. з. хімічні речовини

EА =? 1 -? 2

і встановиться електричний струм.

В цьому випадку е. д. з. створюється і підтримується при роботі елемента хім силами (сторонні сили), і, як слід, можна говорити про перетворення хімічної енергії в електронну.

Електронний струм в гальванічному елементі супроводжується незворотними хімічними процесами, які можна описати певними хімічними реакціями.

Застосування гальванічних елементів обмежена - в одиницю часу вони можуть дати тільки незначна кількість електричної енергії, а термін їх роботи невеликий і завершується, коли активна речовина електродів певною мірою буде витрачено.

Істотно більше застосування мають батареї, електрохімічні процеси яких оборотні. Оборотність електрохімічних процесів дозволяє проводити неодноразову зарядку і розрядку акумуляторів. При зарядці в їх накопичується певна кількість хімічної енергії за рахунок витраченої електричної енергії, а при розрядці ця енергія може бути застосована в електронній ланцюга у вигляді електричної енергії. Мал. 2 відповідає режиму розрядки свинцевого акумулятора.