Химические источники тока

Определение "Химические источники тока" в Большой Советской Энциклопедии

Химические источники тока, устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счёт прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые Химические источники тока созданы в 19 в. (Вольтов столб, 1800; элемент Даниела - Якоби, 1836; Лекланше элемент, 1865, и др.). До 60-х гг. 19 в. Химические источники тока были единственными источниками электроэнергии для питания электрических приборов и для лабораторных исследований. Основу Химические источники тока 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 Химические источники тока основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых 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) Химические источники тока 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 Химические источники тока относятся топливные элементы (электрохимические генераторы), способные длительно непрерывно работать за счёт 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 Химические источники тока непрерывно расширяется в связи с развитием автомобильного транспорта, электротехники, растущим использованием радиоэлектронной и др. аппаратуры с автономным питанием. Промышленность выпускает Химические источники тока, 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 Химические источники тока приведены в табл. Лучшие характеристики имеют разрабатываемые Химические источники тока на основе более активных электрохимических систем. Так, в неводных электролитах (органических растворителях, расплавах солей или твёрдых соединениях с ионной проводимостью) в качестве восстановителей можно применять щелочные металлы (см. также Расплавные источники тока). Топливные элементы позволяют использовать энергоёмкие 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 тока	Состоя- ние разра- ботки*	Электрохи- мическая  система	Разряд- ное напря- жение, в	Удельная энергия, вт·ч/кг	Удельная мощность, вт/кг		Другие показатели
					Номи- нальная	Макси- мальная
Гальванические элементы							Сохранность, годы
Марганцевые солевые	А	(+) MnO2  |  NH4Cl, ZnCl2 | Zn(-)	1,5-1,0	20-60	2-5	20	1-3
Марганцевые щелочные	А	(+)MnO2| KOH | Nn(-)	1,5-1,1	60-90	5	20	1-3
Ртутно-цинковые	А	(+)HgO | KOH |  Zn	1,3-1,1	110-120	2-5	10	3-5
Литиевые неводные	Б	(+) (C) | SOCl2, LiAlCl4 | Li(-)	3,2-2,6	300-450	10-20	50	1-5
Аккумуляторы							Срок службы, циклы
Свинцовые кислотные	А	(+)PbO2 | H2SO4 | Pb(-)	2,0-1,8	25-40	4	100	300
Кадмиево- и железо-никелевые щелочные	А	(+)NiOOH | KOH | Cd, Fe(-)	1,3-1,0	25-35	4	100	2000
Серебряно-цинковые	А	(+)Ag2O AgO | KOH | Zn(-)	1,7-1,4	100-120	10-30	600	100
Никель-цинковые	Б	(+)NiOOH | KOH | Zn(-)	1,6-1,4	60	5-10	200	100-300
Никель- водородные	Б	(+)NiOOH | KOH | H2(Ni) (-)	1,3-1,1	60	10	40	1000
Цинк-воздушные	В	(+)O2(C) | KOH | Zn(-)	1,2-1,0	100	5	20	(100)
Серно-натриевые	В	(+)SnaO• 9Al2O3| Na(-)	2,0-1,8	200	50	200	(1000)
Топливные элементы<							Ресурс работы, ч
Водородно-кислородные	Б	(+)O2(C,Ag) | KOH | H2(Ni)(-)	0,9-0,8	-	-	30-60	1000-5000
Гидразино-кислородные	Б	(+)O2(C,Ag) | KOH | N2H4(Ni)(-)	0,9-0,8	-	-	30-60	1000-2000

* 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.