Per elaborar un esquema d'una cèl·lula galvànica, cal entendre el principi de la seva acció, les característiques estructurals.
Els consumidors poques vegades presten atenció a les piles i bateries, mentre que aquestes fonts d'alimentació són les més demandades.
Fonts de corrent químic
Què és una cèl·lula galvànica? El seu circuit es basa en un electròlit. El dispositiu inclou un petit recipient on es troba l'electròlit, adsorbit pel material separador. A més, l'esquema de dues cèl·lules galvàniques suposa la presència d'un càtode i un ànode. Quin és el nom d'aquesta cèl·lula galvànica? L'esquema que uneix dos metalls suggereix una reacció redox.
La cèl·lula galvànica més senzilla
Implica la presència de dues plaques o varetes fetes de metalls diferents, que estan immerses en una solució d'electròlit fort. Durant el funcionament d'aquesta cèl·lula galvànica es realitza un procés d'oxidació a l'ànode, associat al retorn d'electrons.
Al càtode - recuperació, acompanyat deacceptació de partícules negatives. Hi ha una transferència d'electrons a través del circuit extern a l'oxidant des de l'agent reductor.
Un exemple de cèl·lula galvànica
Per fer circuits electrònics de cèl·lules galvàniques, cal conèixer el valor del seu potencial d'elèctrode estàndard. Analitzem una variant d'una cèl·lula galvànica coure-zinc que funciona a partir de l'energia alliberada durant la interacció del sulfat de coure amb el zinc.
Aquesta cèl·lula galvànica, l'esquema de la qual es donarà a continuació, s'anomena cèl·lula Jacobi-Daniel. Inclou una placa de coure, que està immersa en una solució de sulfat de coure (elèctrode de coure), i també consta d'una placa de zinc, que es troba en una solució del seu sulfat (elèctrode de zinc). Les solucions estan en contacte entre elles, però per evitar que es barregin, l'element utilitza una partició feta de material porós.
Principi de funcionament
Com funciona una pila galvànica, el circuit de la qual és Zn ½ ZnSO4 ½ ½ CuSO4 ½ Cu? Durant el seu funcionament, quan el circuit elèctric està tancat, es produeix el procés d'oxidació del zinc metàl·lic.
A la seva superfície de contacte amb una solució salina s'observa la transformació dels àtoms en cations Zn2+. El procés s'acompanya de l'alliberament d'electrons "lliures", que es mouen al llarg del circuit extern.
La reacció que té lloc a l'elèctrode de zinc es pot representar de la següent manera:
Zn=Zn2+ + 2e-
RecuperacióEls cations metàl·lics es realitza sobre un elèctrode de coure. Les partícules negatives que entren aquí des de l'elèctrode de zinc es combinen amb cations de coure, dipositant-les en forma de metall. Aquest procés és el següent:
Cu2+ + 2e-=Cu
Si sumem les dues reaccions comentades anteriorment, obtenim una equació total que descriu el funcionament d'una pila galvànica de zinc-coure.
L'elèctrode de zinc actua com a ànode, el coure serveix de càtode. Les cèl·lules i bateries galvàniques modernes requereixen l'ús d'una solució d'electròlit única, que amplia l'abast de la seva aplicació i fa que el seu funcionament sigui més còmode i còmode.
Varietats de cèl·lules galvàniques
Els més comuns són els elements carboni-zinc. Utilitzen un col·lector de corrent de carboni passiu en contacte amb l'ànode, que és l'òxid de manganès (4). L'electròlit és clorur d'amoni, aplicat com una pasta.
No s'estén, per la qual cosa la pròpia cèl·lula galvànica s'anomena seca. La seva característica és la capacitat de "recuperar-se" durant el funcionament, la qual cosa té un efecte positiu en la durada del seu període operatiu. Aquestes cèl·lules galvàniques tenen un cost baix, però una potència baixa. Quan la temperatura baixa, redueixen la seva eficiència i, quan augmenta, l'electròlit s'asseca gradualment.
Els elements alcalins impliquen l'ús d'una solució alcalina, de manera que en tenen bastantaplicacions.
A les cèl·lules de liti, un metall actiu actua com a ànode, la qual cosa té un efecte positiu en la vida útil. El liti té un potencial d'elèctrode negatiu, per tant, amb dimensions reduïdes, aquests elements tenen una tensió nominal màxima. Entre els desavantatges d'aquests sistemes hi ha el preu elevat. Obrir fonts d'alimentació de liti és explosiu.
Conclusió
El principi de funcionament de qualsevol cèl·lula galvànica es basa en processos redox que tenen lloc al càtode i ànode. Depenent del metall utilitzat, la solució d'electròlit seleccionada, la vida útil de l'element canvia, així com el valor de la tensió nominal. Actualment, es demanen cèl·lules galvàniques de liti i cadmi, que tenen una vida útil força llarga.
