3.2 Щелочные аккумуляторы

В железо-никелевом аккумуляторе активной массой анода является губчатое железо, спрессованное со специальными добавками HgO; катода - гидроксид никеля Ni (OH) ₃, который частично дегидратируется до NiOOH; электролитом - 23-30% раствор КОН с плотностью 1.21 г/мл. ЭДС = 1.35 вольт.

Схема зарядки и разрядки железо-никелевого аккумулятора:

Недостаток - низкий коэффициент отдачи (50%), т.к. энергия поглощается при зарядке. Более высокий коэффициент отдачи имеет кадмиево-никелевый аккумулятор.

Схема зарядки и разрядки кадмиево-никелевого аккумулятора:

В последнее время широкое использование получили серебряно-цинковые аккумуляторы, у которых при малом весе значительно больше емкость и они работают в широком интервале температур (от - 60 до + 80⁰С), кроме того они могут долго хранится в заряженном состоянии и работать в широком интервале атмосферного давления. ЭДС = 1.85 вольта.

Емкость аккумулятора - это количество электричества, выраженное в ампер-часах, которое может быть получено от заряженного аккумулятора. Емкость свинцового аккумулятора выше, чем щелочных аккумуляторов.

Схема зарядки и разрядки серебряно-цинкового аккумулятора:

Особой разновидностью химических источников тока являются электрохимические генераторы или топливные элементы.

3.3 Топливные элементы

В топливном элементе химическая реакция горения топлива непосредственно превращается в электрическую энергию, поэтому КПД его превышает 80%. Как и в любом химическом источнике тока, реакция между восстановителем (топливом) и окислителем протекает на двух пространственно разделенных электродах. Однако в отличие от обычных источников тока запасы топлива и окислителя находятся не с самом элементе, а подаются в электроды извне. Это элемент непрерывного действия, т.к. реагирующие вещества непрерывно подводят к электродам, а продукты горения - отводят.

В топливных элементах используется жидкое (метиловый, этиловый спирт, формальдегид, гидразин) или газообразное топливо (водород, оксид углерода, пары бензина, этилен, бутан, пропан и др. горючие газы). В качестве окислителя применяют воздух, кислород, хлор, бром. Электролиты - водные растворы кислот, щелочей, расплавленные карбонаты, гидроксиды металлов.

Водородно-кислородный топливный элемент

В герметически закрытом сосуде установлено два пористых никелевых электрода, разделенных слоем гидроксида калия. К поверхностям электродов подаются газообразные водород и кислород:

(-) H₂ | KOH | O₂ (+)

АНОД (-) H₂ + 2 OH ^- 2 e => 2 H₂O

КАТОД (+) ½ O₂ + H₂O + 2 e => 2 OH^-

CУММАРНО: ½ O₂ + H₂ => H₂O, то есть элемент основан на принципе, обратном электролизу воды.

4. Коррозия металлов

Коррозия металлов - это разрушение металлов в результате взаимодействия с окружающей средой. Общеизвестный случай - ржавление железа. Стойкими против коррозии являются только благородные металлы (Ag, Au, Pt). Из-за коррозии многие ценные свойства металлов утрачиваются: уменьшается прочность, эластичность, ухудшаются электрические и магнитные свойства металлов, изменяются размера деталей, свойства их поверхности. При этом в результате поломки какой-нибудь небольшой детали, могут выйти из строя целые агрегаты и машины.

Основные виды коррозии определяются характером разрушения: равномерная (сплошная), местная, межкристаллитная, избирательная, коррозионные трещины.

По механизму протекания коррозионных процессов различают два типа коррозии: химическую и электрохимическую.