Большая советская энциклопедия - химические источники тока

Химические источники тока, устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счет прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые Х. и. т. созданы в 19 в. (Вольтов столб, 1800; элемент Даниела — Якоби, 1836; Лекланше элемент, 1865, и др.). До 60-х гг. 19 в. Х. и. т. были единственными источниками электроэнергии для питания электрических приборов и для лабораторных исследований. Основу Х. и. т. составляют два электрода (один — содержащий окислитель, другой — восстановитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила (эдс), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие Х. и. т. основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделенных процессов: на отрицательном электроде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи (создавая разрядный ток) к положительному электроду, где участвуют в реакции восстановления окислителя. В зависимости от эксплуатационных особенностей и от электрохимической системы (совокупности реагентов и электролита) Х. и. т. делятся на гальванические элементы (обычно называются просто элементами), которые, как правило, после израсходования реагентов (после разрядки) становятся неработоспособными, и аккумуляторы, в которых реагенты регенерируются при зарядке — пропускании тока от внешнего источника (см. Зарядное устройство). Такое деление условно, т.к. некоторые элементы могут быть частично заряжены. К важным и перспективным Х. и. т. относятся топливные элементы (электрохимические генераторы), способные длительно непрерывно работать за счет постоянного подвода к электродам новых порций реагентов и отвода продуктов реакции. Конструкция резервных химических источников тока позволяет сохранять их в неактивном состоянии 10—15 лет (см. также Источники тока). С начала 20 в. производство Х. и. т. непрерывно расширяется в связи с развитием автомобильного транспорта, электротехники, растущим использованием радиоэлектронной и др. аппаратуры с автономным питанием. Промышленность выпускает Х. и. т., в которых преимущественно используются окислители PbO2, NiOOH, MnO2 и др., восстановителями служат Pb, Cd. Zn и др. металлы, а электролитами — водные растворы щелочей, кислот или солей (см., например, Свинцовый аккумулятор). Основные характеристики ряда Х. и. т. приведены в табл. Лучшие характеристики имеют разрабатываемые Х. и. т. на основе более активных электрохимических систем. Так, в неводных электролитах (органических растворителях, расплавах солей или твердых соединениях с ионной проводимостью) в качестве восстановителей можно применять щелочные металлы (см. также Расплавные источники тока). Топливные элементы позволяют использовать энергоемкие жидкие или газообразные реагенты. Лит.: Дасоян М. А., Химические источники тока, 2 изд., Л., 1969: Романов В. В., Хашев Ю. М., Химические источники тока, М., 1968; Орлов В. А., Малогабаритные источники тока, 2 изд., М., 1970; Вайнел Д. В., Аккумуляторные батареи, пер. с англ., 4 изд., М. — Л., 1960; The Primary Battery, ed. G. W. Heise, N. C. Cahoon, v. 1, N. Y. — L., 1971. В. С. Багоцкий. Характеристики химических источников тока Тип источника токаСостоя- ние разра- ботки*Электрохи- мическая системаРазряд- ное напря- жение, вУдельная энергия, вт·ч/кгУдельная мощность, вт/кгДругие показатели Номи- нальнаяМакси- мальная Гальванические элементыСохранность, годы Марганцевые солевыеА(+) MnO2 | NH4Cl, ZnCl2 | Zn(-)1,5-1,020-602-5201-3 Марганцевые щелочныеА(+)MnO2| KOH | Nn(-)1,5-1,160-905201-3 Ртутно-цинковыеА(+)HgO | KOH | Zn1,3-1,1110-1202-5103-5 Литиевые неводныеБ(+) (C) | SOCl2, LiAlCl4 | Li(-)3,2-2,6300-45010-20501-5 АккумуляторыСрок службы, циклы Свинцовые кислотныеА(+)PbO2 | H2SO4 | Pb(-) 2,0-1,825-404100300 Кадмиево- и железо-никелевые щелочныеА(+)NiOOH | KOH | Cd, Fe(-)1,3-1,025-3541002000 Серебряно-цинковыеА(+)Ag2O AgO | KOH | Zn(-)1,7-1,4100-12010-30600100 Никель-цинковыеБ(+)NiOOH | KOH | Zn(-)1,6-1,4605-10200100-300 Никель-водородныеБ(+)NiOOH | KOH | H2(Ni) (-)1,3-1,16010401000 Цинк-воздушныеВ(+)O2(C) | KOH | Zn(-)1,2-1,0100520(100) Серно-натриевыеВ(+)SnaO• 9Al2O3| Na(-)2,0-1,820050200(1000) Топливные элементыРесурс работы, ч Водородно-кислородныеБ(+)O2(C,Ag) | KOH | H2(Ni)(-)0,9-0,8——30-601000-5000 Гидразино-кислородные Б(+)O2(C,Ag) | KOH | N2H4(Ni)(-)0,9-0,8——30-601000-2000 * A — серийное производство, Б — опытное производство, В — в стадии разработки (характеристики ожидаемые). Примечание. Характеристики (особенно удельная мощность) ориентировочные, так как данные разных фирм и разных авторов не совпадают.