Типоразмеры гальванических элементов: Это какие, Характеристики и назначение

Содержание

Шпаргалка: Виды батареек по размерам и химическому составу — Гаджеты. Технологии. Интернет

Какие батарейки лучше — алкалиновые или солевые? Ни те и не другие. В этой статье мы разберемся в химическом составе и типоразмерах батареек, которые используются в бытовой электронике. Читайте нашу шпаргалку по этим двум вопросам.

Виды батареек по химическому составу

В быту «батарейками» называют гальванические элементы, которые создают электрический ток за счет химической реакции. Гальванические элементы производят электрическую энергию благодаря реакциям между двумя металлами в растворе электролита. Один металл является «минусом», другой «плюсом». Между ними протекает реакция окисления (на «минусе») и восстановления (на «плюсе»), за счет которой и возникает ток.

Традиционно с химической точки зрения батарейки разделяют на виды в зависимости от того, какие металлы или какой тип электролита в них используется.

Солевые батарейки

Это старейший тип батареек, разработанный компанией Eveready еще в 20-х годах прошлого века. В качестве «минуса» в нем используется цинк, а в качестве «плюса» — двуокись марганца. Электролит, который обеспечивает протекание реакции — хлорид аммония.

Это соль, поэтому батарейка называется солевой.

Солевые батарейки имеют международную маркировку R. Такие батарейки подходят для устройств, не требующих большой мощности питания: детских игрушек, пультов ДУ для телевизоров, часов, ручных фонариков, небольших радиоприемников.

Преимущества

дешевизна
маленький вес
возможность возобновить работу батарейки после разряда

Недостатки

невысокая выработка тока
не работают при минусовых температурах
небольшой срок хранения
проблемы с герметичностью
и быстрая разрядка при неиспользовании

Щелочные батарейки

Щелочные батарейки также называются алкалиновыми (от французского alcaline — щелочной). Они также состоят из марганца и цинка, но в качестве электролита, в котором протекает реакция, в них используется гидроксид калия. Это щелочь, поэтому у батарейки такое название.

Щелочная батарейка маркируется буквами LR. Эти батарейки подходят для устройств со средним и высоким потреблением тока, таких как ручные прожекторы, плееры и диктофоны, фотоаппараты.

Преимущества

большая емкость, чем у солевых
могут работать при низких температурах
герметичны
малая скорость саморазряда — могут храниться до 7 лет

Недостатки

цена чуть выше
более тяжелый вес
одноразовые — после выработки заряда использоваться больше не могут

Ртутные батарейки

В этих батарейках в качестве «минуса» служит цинк, а «плюса» — оксид ртути. Они разделяются слоем электролита, в роли которого выступает 45% раствор щелочи (гидроксид калия, как и в алкалиновых).

Ртутные батарейки в наше время используются очень редко из-за общеизвестного факта: ртуть токсична. Однако еще в недалеком прошлом они активно применялись в электронных часах, весах, медицинской технике — слуховых аппаратах, кардиостимуляторах.

Преимущества

стабильность напряжения
большая ёмкость
высокая энергоплотность
стойкость к перепаду температур
долгое время хранения

Недостатки

ядовитость ртути при нарушении герметичности
дороговизна
сложность утилизации

Серебряные батарейки

Есть и такие. В них роль «минуса» опять играет цинк, а роль «плюса» — оксид серебра. Реакция с выделением электрического тока протекает при помощи щелочного электролита — гидроксида калия или натрия.

Международная маркировка серебряной батарейки — SR. Используются они в тех же сферах, что и ртутные, и по достоинствам и недостаткам практически им аналогичны. Главное преимущество серебряных батареек перед ртутными — безопасность: серебро нетоксично, и при нарушении герметичности корпуса нет риска отравления. Главный минус — серебряные батарейки дороже всех остальных видов батареек.

Литиевые батарейки

Наконец, последний тип батареек — литиевый. У этих батареек в качестве «плюса» используется литий, а вот «минус» и электролит могут быть представлены различными веществами: диоксид марганца, монофторид углерода, пирит, тионилхлорид и другие.

Литиевые батарейки могут использоваться в разной портативной электронике и имеют маркировку CR. Они объединяют в себе все преимущества предыдущих типов и, по факту, являются самым хорошим гальваническим элементом питания. Но по сравнению с щелочными и солевыми элементами литиевые батарейки дороговаты (хотя в зависимости от используемых веществ цена может сильно различаться). Поэтому первые тоже выпускаются в большем количестве для бюджетного сегмента.

Преимущества

легкость
долгое время хранения (до 12 лет)
термическая стойкость
стабильное напряжение
высокая энергоплотность и энергоемкость

Недостатки

высокая стоимость

Как видите, литиевые батарейки — это единственный тип, у которого достоинства решительно перевешивают недостатки. Поэтому рекомендуем попробовать:

Виды батареек по размерам

Батарейки с одним и тем же химическим составом могут иметь разный размер и форму (типоразмер). Мы составили для вас таблицу-шпаргалку по типоразмерам батареек, чтобы вы точно разобрались, батарейки AA и AAA — это пальчиковые и мизинчиковые?

Цилиндрические батарейки

Типоразмер	Бытовое название	Ширина, мм	Высота, мм	Возможный химический состав	Внешний вид
A (23)	Мини-мизинчиковая	10,5	28,9	Солевые, щелочные
AA (03)	Пальчиковая	14,5	50,5	Солевые, щелочные, литиевые
ААА (6)	Мизинчиковая	10,5	44,5	Солевые, щелочные, литиевые
AAAA (40)	Маленькая мизинчиковая	8,3	42,5	Солевые, щелочные
С (14)	Средняя	26,2	50	Солевые, щелочные
D (20)	Большая	34,2	61,5	Солевые, щелочные
РР3	Крона	26,5	48,5	Солевые, щелочные, литиевые

Замена отжившей цилиндрической батарейки, таким образом, не представляет особой трудности. Достаточно сопоставить маркировку химического состава и типоразмера — и она должна быть представлена на корпусе нужной вам батарейки. Например:

R23 — солевая A;
LR03 — щелочная AA;
СR6 — литиевая AAA.

А вот ртутные и серебряные элементы, как правило, представлены в круглом формате — ее в быту называют «таблеткой». Круглые батарейки имеют великое множество типоразмеров, не подчиняющихся единому стандарту.

На фото — многочисленные размеры круглых батареек.

Производители выпускают их такого размера, как им угодно, поэтому замена отжившей батарейки часто представляет заметную проблему. Впрочем, хорошо то, что использование таких элементов ограничено крайне узким кругом устройств. Наша рекомендация: прочтите маркировку на корпусе батарейки и поищите элементы с аналогичной маркировкой в интернете или ближайшем магазине.

Как отличить батарейку от пальчиковых аккумуляторов

Элементы питания бывают 2 типов: первичные – батарейки, которые после исчерпания заряда подлежат утилизации, и вторичные – аккумуляторы, работающие в циклическом режиме заряд-разряд. Несмотря на эти различия, по внешнему виду, размерам и форме одноразовые и перезаряжаемые элементы питания одинаковых типоразмеров очень похожи. Но в маркировке пальчиковых аккумуляторов и батареек есть особенности, по которым легко отличить их друг от друга.

Маркировка пальчиковых батареек и аккумуляторов

Чтобы понять, какой из элементов питания после разрядки можно выбросить, а какой – зарядить, достаточно взглянуть на их этикетку. В таблице приведены главные отличия в обозначении пальчиковых аккумуляторов и батареек в порядке значимости:

Батарейки	Аккумуляторы
Надпись «Do not recharge» (не заряжается) или отсутствие надписи «Rechargeable».	Надпись «Rechargeable» (перезаряжаемый) или «Recharge».
Напряжение 1,5 V или 1,6 V.	Напряжение 1,2 V.
На упаковке – указание срока хранения.	На упаковке – указание ориентировочного количества циклов заряд-разряд. К примеру, «1000 times».
Надпись «Alkaline» – характерна для щелочных батареек повышенной емкости.	Цифровое обозначение с указанием после них единиц измерения емкости – mAh. Например, 2000 mAh. Иногда емкость указывается без единиц измерения – просто крупными цифрами.
У литиевых батареек – чаще всего обозначение Li-ion battery или Lithium battery.	У литий-ионных пальчиковых аккумуляторов – чаще всего обозначение Li-ion. У моделей с другим типом химии может быть обозначение NiMH, NiCd, NiZn.
Сходства
Форма, внешний вид, размеры и их обозначение на корпусе – АА у пальчиковых моделей, ААА у минипальчиковых (мизинчиковых).
Тип химии – чаще всего в продаже встречаются никель-металлгидридные элементы питания (NiMH), но наряду с ними встречаются литий-ионные, литий-полимерные, никель-кадмиевые, никель-цинковые и другие модели.
Указание бренда производителя, «+» и «-» полюсов, рекомендаций по использованию, технических характеристик и другой информации.

Точная маркировка пальчиковых и мини-пальчиковых аккумуляторов, как и батареек, зависит от бренда производителя. Поэтому главным ориентиром при определении типа элемента питания является наличие или отсутствие надписи «Rechargeable» или «Recharge». Также стоит обратить внимание на напряжение. Остальные признаки второстепенны и могут встречаться как у первичных, так и у вторичных элементов питания, хотя и с разной степенью вероятности.

Другие отличия

Но как определить, батарейка или пальчиковый аккумулятор перед вами, если по какой-либо причине маркировки нет? Достаточно взять мультиметр или вольтметр и измерить напряжение элемента питания. В большинстве случаев батарейки формата АА и ААА имеют номинальное напряжение 1,5 В, а номинальное напряжение у аккумуляторов таких размеров составляет 1,2 В.

Несмотря на это отличие, аккумуляторы и батарейки одинаковых типоразмеров взаимозаменяемы. В энергоемких устройствах предпочтительнее использовать перезаряжаемые аккумуляторы. В приборы с незначительным потреблением энергии – настенные часы, детские игрушки, редко используемые девайсы – целесообразно устанавливать батарейки.

При покупке элементов питания стоит обратить внимание на их цену. Батарейки в разы дешевле, чем аккумуляторы тех же размеров с аналогичным типом химии. К тому же, для полноценного использования перезаряжаемых элементов нужно купить зарядное устройство. Но в процессе эксплуатации расходы на приобретение аккумуляторных элементов многократно окупаются благодаря возможности их перезарядки.

Как проверить пальчиковый аккумулятор?

Простейший способ проверки элементов питания – измерение их напряжения при помощи вольтметра или мультиметра. После измерений легко понять, какие элементы подлежат утилизации, а какие – требуют подзарядки или могут сразу же устанавливаться в приборы:

1,55–1,65 В – напряжение работоспособной батарейки;
1,45–1,49 В – батарейка разряжена и подлежит утилизации;
1,15–1,35 В – работоспособный аккумулятор;
0,9–1,15 В – аккумулятор после длительного хранения, требующий подзарядки и проверки работоспособности.

Меры безопасности

В зарядное устройство можно устанавливать только перезаряжаемые аккумуляторы. Установка в ЗУ гальванических элементов запрещена, т.к. приводит к протеканию электролита из батарейки и поломке зарядного устройства. В случае попадания электролита на кожу нужно незамедлительно промыть этот участок тела проточной водой. Химические элементы тока необходимо хранить вне доступа детей, а вышедшие из строя элементы – сдавать на утилизацию в специализированные компании, чтобы избежать загрязнения окружающей среды.

Наша предыдущая статья посвящена балансирам для LiFePO4 аккумуляторов.

<center><ins class="lazy lazy-hidden adsbygoogle" style="display:block" data-ad-client="ca-pub-1812626643144578" data-ad-slot="3076124593" data-ad-format="auto" data-full-width-responsive="true"></ins> <script>(adsbygoogle=window.adsbygoogle||[]).push({});</script></center>

Размеры литиевых аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы широко используются в светодиодных фонариках, шуруповертах и остальных беспроводных устройствах. Как составные части аккумуляторных батарей они применяются для оснащения электровелосипедов, гироскутеров, электросамокатов, гольфкаров, ноутбуков, устройств Power Bank и другой автономно работающей техники.

Литиевые аккумуляторы изготавливаются в виде цилиндра, призмы и таблетки. Ячейки-цилиндры содержат электроды с сепаратором, свернутые рулонным способом и находящиеся в оболочке из металлической фольги. Их отрицательный электрод соединяется с корпусом, а «+» – выходит через изолятор на крышку. Призматические элементы питания обычно состоят из совокупности прямоугольных пластин, реже – из электродной основы, свернутой эллиптической спиралью.

Наибольшее распространение получили цилиндрические аккумуляторы типоразмера 18650. Визуально они напоминают обычные батарейки типа АА, но превосходят их по емкости и выходному напряжению. В то время как батарейка АА имеет напряжение на выходе 1,5 В, у аккумулятора типоразмера 18650 этот параметр составляет 3,6–3,7 В. Емкость таких ячеек в среднем колеблется от 1600 до 3600 мАч, в зависимости от используемой химии и технологии производства. Далее мы подробнее расскажем о классификации и существующих форматах литий-ионных аккумуляторов.

Маркировка Li-ion аккумуляторов

Для классификации размеров литиевых аккумуляторов используется простая система маркировки. Она содержит 5 цифр: начальные 2 из них обозначают диаметр элемента питания (в мм), следующие 2 – его длину (в мм), а завершающая – особенности формы (0 отображает цилиндрическую конструкцию). Перед 5-значным цифровым обозначением указывается буквенная маркировка. По ней можно расшифровать, какие химические вещества входят в состав конкретного аккумулятора:

ICR – кобальтовые ячейки;
IMR – модели с содержанием марганца;
INR – ячейки с никелем и марганцем;
NCR – аккумы с никеле-кобальтовым составом и оксидом алюминия в качестве изолятора.

Например, обозначение INR18650 на аккумуляторе означает, что мы имеем дело с цилиндрическим аккумулятором с никеле-марганцевой химией, имеющим Ø 18 мм и высоту 65 мм. У аккумуляторов, оснащенных платой защиты, фактическая длина составляет 66,5 мм.

Таблеточные литиевые аккумуляторы маркируются обозначением CRAABB, где AA отражает диаметр (в мм), а BB – значение высоты (в десятых долях миллиметра). Например, маркировка CR123 свидетельствует о том, что данный элемент питания имеет диаметр 12 мм и высоту 3 мм. У «плоских» накопителей энергии обозначение 3R12 геометрически идентично 3-м форматам R12 (устаревшие, уже не изготавливаются). Литиевые аккумы призматической формы производятся всевозможных размеров, в соответствии со своим назначением и запросами заказчиков.

Таблица размеров Li-ion аккумуляторов

Ниже приведены распространенные форматы литий-ионных аккумуляторов:

*Маркировка*	*Ориентировочное значение емкости, мАч*	*Особенности, похожие форматы (по геометрии, но не электротехническим параметрам)*
10180	90	Геометрически равен 2/5 AAA.
10220	≈130	Половина AAA – диаметр идентичен, а длина вдвое короче.
10280	≈180
10430, 10440	≈250	Подобен ААА.
14250	≈250	1/2 AA– диаметр идентичен, а длина вдвое короче.
14270	≈250	Диаметр соответствует АА, а длина идентична CR2.
14430	≈500	По диаметру – как АА, но короче.
14500	≈700	По виду – аналог батареек АА.
14670	≈700
15266, 15270	750–850	Визуально – аналог CR2.
16340	750–1200	Соответствует CR123.
17500	≈1100	150S/300S
17670	≈1800	CR123x2 или 168S/600S.
18350, 18490	≈1400
18500	≈1400	CR123x2 или 150А/300Р.
18650	1600–3600	CR123x2 или 168А/600Р.
18700	1600–3700
21700, 22650	3000–4000
25500, 26500	2500–5000	Напоминают С.
26650, 26980	2300–6000
32600, 32650	3000–6500	По размерам близок к типоразмеру D.
33600	3500–6500	D
42120	≈5000

Размеры элементов питания могут немного отличаться из-за особенностей их производства. Например, толщина наружного покрытия на аккумуляторах зачастую толще, чем на батарейках, а высота платы защиты иногда достигает 3 мм.

Важно учесть, что совпадение геометрических параметров накопителей энергии еще не значит, что и электрические характеристики у них эквивалентны. Так, при замене 2-х элементов типа CR123 вместо аккумулятора типа 18650 нужно удостовериться, что возросшее напряжение не причинит вред устройству.

От чего зависит емкость аккумулятора?

Емкость ячеек одинакового размера может колебаться в значительном диапазоне. На значение емкости и тока разряда влияют такие факторы как:

толщина слоя нанесенной на фольгу электродной массы (при рулонной конструкции) – чем толще этот слой, тем выше удельные параметры накопителя энергии;
толщина фольги;
величина частиц электродной массы;
вещества, включенные в электродную массу для наращивания разрядного тока;
материал «+» и «-» электродов;
их толщина.

Выводы

Несмотря на большой перечень типоразмеров, неоспоримыми рекордсменами по популярности среди цилиндрических Li-ion аккумуляторов остаются ячейки формата 18650. Призматические модели бывают всевозможных размеров. Кроме геометрических параметров, при выборе подходящих источников питания нужно учитывать их емкость, номинальное напряжение, ток разрядки, внутреннее сопротивление, диапазон рабочих температур, тип химии, наличие защитной платы, ориентировочный ресурс (минимальное число циклов заряд-разряд).

Читайте в нашей предыдущей статье том, чем отличается Li-ion от Li-Pol аккумулятора, и какой вариант лучше выбрать.

Размеры, Характеристики, Аналоги и Утилизация

Несмотря на то, что пальчиковые элементы питания в настоящее время являются самыми популярными, без источников питания типа Д сложно обойтись, особенно когда необходимо обеспечить продолжительную работу мощного переносного прибора.

Более подробно о видах этого формата, а также о возможности использования, в том числе повторного, будет подробно рассказано далее.

О батарейке

Батарейка тип D представляет собой химический источник питания цилиндрической формы. Их изготавливают по различным технологиям.

По этой причине элементы питания могут существенно отличаться по работоспособности, номинальному весу и напряжению. Повторно использовать можно не все батареи этого формата, что следует обязательно учитывать во время эксплуатации.

Чтобы не ошибиться в типе применяемого источника питания на нем наносится обозначение, по которому можно установить принадлежность к той или иной разновидности (R, LR, HR, KR)

Технические характеристики и разновидности

Учитывая большое количество разновидностей элементов питания этого типа, важно уметь разбираться в каждом из них, чтобы обеспечить наиболее правильную эксплуатацию изделий, а также чтобы исключить ситуацию, когда в посадочное гнездо электрического прибора устанавливается батарея, которая не подходит по основным электротехническим параметрам.

Солевая батарейка R20 1.5v

Солевая батарейка является очень недорогим изделием, что и объясняет ее востребованность, несмотря на наличие на рынке более совершенных изделий. Основными параметрами батарей этого типа являются:

Характеристика	Значение
Форма	Цилиндр
Вид	Угольно-цинковая (солевая)
Упаковка	Фирменный блистер
Диаметр	34,2 мм
Высота	61,5 мм
Емкость батарейки	4000 мАч
Номинальное напряжение	1,5 v
Рабочая температура	от -5 до + 55 °С.
Температура хранения	от –40 до +50°С
Срок годности	до 3 лет
Масса	160 гр

Гальванический элемент R20 не отличается большой емкостью, но это изделие весит относительно немного, поэтому если необходимо установить несколько элементов в устройство, то в результате подобной «загрузки» вес прибора будет увеличен незначительно.

Солевые батарейки R20 1,5v

Щелочная батарейка LR20 1.5v

Если в качестве электролита в батарейке типоразмера D используется щелочь, то изделие приобретает значительно большую выносливость, то есть обладает большей запасом электроэнергии. Основными параметрами батарей этого формата являются:

Характеристика	Значение
Форма	Цилиндр
Вид	Щелочная
Упаковка	Фирменный блистер
Диаметр	34,2 мм
Высота	61,5 мм
Емкость батарейки	4000-6000 мАч
Номинальное напряжение	1,5 v
Рабочая температура	от -30 до +50°С
Температура хранения	от –40 до +50°С
Срок годности	5 лет
Масса	170 гр

По габаритам элемент питания D полностью соответствует типоразмеру, номинальное напряжение также не превышает 1,5 Вольта, но по емкости разброс может быть значителен у различных производителей.

Щелочные (Алкалиновые) батарейки LR20 1,5v

NiMH аккумулятор HR20 1.2v

Никель-металлогидридные аккумулятор типоразмера D можно перезаряжать многократно, но элементы питания этого типа обладают одним существенным недостатком – меньшим напряжением. В отличие от щелочных и солевых батарей этот параметр составит всего 1,2v.

Другие важные характеристики АКБ HR20 следующие:

Характеристика	Значение
Форма	Цилиндр
Вид	Никель-металлогидридный аккумулятор
Упаковка	Фирменный блистер
Диаметр	34,2 мм
Высота	61,5 мм
Емкость аккумулятора	3000-7500 мАч
Номинальное напряжение	1,2 v
Количество циклов заряда/разряда	1000 раз
Рабочая температура	от -30 до +50°С
Срок годности	12 лет
Масса	150 гр

По размеру элементы полностью соответствуют АКБ типа D, но возможность перезарядки значительно выделяет их на фоне обычных батареек.

Никель металлогидридные аккумуляторы HR20 1,2v

NiCD аккумулятор KR20 1.2v

Аккумуляторы этого типоразмера могут быть также изготовлены по никель-кадмиевой технологии. Определить принадлежность источника питания к этой категории можно по символам «KR», которые наносятся на корпус. Основными параметрами АКБ этого типа являются:

Характеристика	Значение
Форма	Цилиндр
Вид	Никель-кадмиевый аккумулятор
Упаковка	Фирменный блистер
Диаметр	34,2 мм
Высота	61,5 мм
Емкость аккумулятора	4000-5000 мАч
Номинальное напряжение	1,2 v
Количество циклов заряда/разряда	500 раз
Рабочая температура	от -30 до +50°С
Срок годности	12 лет
Масса	150 гр

Перезаряжаемые элементы KR20 не отличаются большим ресурсом работы, но могут эксплуатироваться при отрицательной температуре (до -30 градусов Цельсия), что положительно характеризует их по этому параметру в сравнении с обычными солевыми батарейками.

Никель Кадмиевые аккумуляторы KR20 1,2v

Li-Ion аккумулятор 32600 3,7v

Литиевые аккумуляторы являются «долгожителями» среди изделий этого типа. При правильной эксплуатации они способны выдержать значительно более 1000 циклов заряд разряда. Другими отличительными характеристиками элементов питания 32600 являются:

Характеристика	Значение
Форма	Цилиндр
Вид	Литий-ионный аккумулятор
Упаковка	Фирменный блистер
Диаметр	32,5 мм
Высота	60,5 мм
Емкость аккумулятора	5000 мАч
Номинальное напряжение	3,7 v
Количество циклов заряда/разряда	600 раз
Рабочая температура	от -10 до +50°С
Срок годности	10 лет
Масса	127 гр

Аккумулятор 32600 обладает минимальным значением саморазряда и показывает отличные результаты работы даже при отрицательной температуре воздуха.

Li-Ion Аккумулятор 32600 3,7v

Угольно-цинковый (солевой) 1,5v	Щелочные 1,5v	Аккумуляторы
R20	LR20	NiMH 1,2v
13D	13A	HR20
373	А373
UM1	MN1300	Li-Ion 3,7v
MONO	AM1	32600
	E95

Область применения

Элементы питания типоразмера D нашли применение в различных устройствах, для поддержания работоспособности которых, необходимы значительные показатели мощности. К таким приборам относятся:

Радиоприемники.
Фонарики.
Измерительные устройства.
Детские игрушки.
Медицинские приборы.

Могут использоваться элементы питания этого типа и в стационарных устройствах, работоспособность которых должна обеспечиваться вне зависимости от наличия электрического тока в бытовой электросети.

Maxell Zinc Size D

Достоинства и недостатки

Батарейки типоразмера Д могут иметь как положительные характеристики, так и отрицательные. Среди плюсов этого формата присутствуют:

Значительный запас электроэнергии.
Невысокая стоимость (солевых элементов питания).
Большой эксплуатационный срок (у литиевых).

Среди минусов изделия можно назвать:

Относительно большой размер.
Значительный вес (у щелочных).
Высокая стоимость (особенно литиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов).

У некоторых элементов питания этого типа может потечь электролит, что также может считаться серьезным недостатком.

Можно ли заряжать

Можно ли заряжать элемент питания, зависит от того, относится ли источнике питания к аккумуляторам или нет. Батарейку оживить практически невозможно, но перезаряжаемую батарею можно использовать многократно.

Для зарядки аккумуляторов следует использовать специальный сетевой адаптер. Рекомендуется приобретать «умные» устройства, которые автоматически отключаются при достижении источником питания оптимального уровня заряда.

Да и успешно

35.44%

Да и не успешно

12.24%

Не пробовал

52.32%

Проголосовало: 237

На что обращать внимание перед покупкой

Перед покупкой следует обращать внимание на следующие моменты:

На соответствие батареи типоразмеру (иначе ее будет невозможно установить в батарейный отсек).
На наличие перевода инструкции и описания батареи на русский язык.
Срок годности не должен подходить к концу.

Также следует убедиться перед покупкой в отсутствии механических повреждений упаковки и самого элемента питания.

Сергей Фирсов

Специалист по прототипным источникам питания

Задать вопрос

Если у Вас остались вопросы, то можете их задать нашему эксперту! В течении пары дней мы Вам пришлем ответ на указанный e-mail.

Правила эксплуатации и утилизации

Когда батарейка уже полностью израсходует свой заряд, замените ее новым изделием. Для восстановления работоспособности аккумулятора его следует вынуть из прибора и установить в держатель зарядного устройства на некоторое время.

Нельзя замыкать контакты, нарушать полярность при установке и перегревать. Это означает, что даже при необходимости припаять к ней провода, делать этого не следует.

Если на корпусе изделия или упаковке имеется изображение с перечеркнутым мусорным контейнером, то расшифровка этого знака означает только, то, что изделие запрещается утилизировать на общих основаниях.

Аналоги, Размеры, Характеристики и Утилизация

Элементы питания форм-фактора «С» успешно используются для обеспечения электрическим током различные портативные устройства на протяжении нескольких десятилетий.

Простота смены источников электроэнергии и отсутствие каких-либо сложностей с их приобретением и транспортировкой, стали одними из преимуществ использования батарей этого типа.

R14 типа С выпускается в настоящее время многими отечественными и зарубежными производителями, описание которых, а также основные технические характеристики батарей будут даны в этой статье.

О батарейке

Гальванический элемент типоразмера «С» представляет собой изделие цилиндрической формы (бочонок). Внутри металлического корпуса находятся химикаты, как правило, оксид марганца и цинк.

Этот элемент питания отличается от LR14 тем, что в нем используется не щелочной, а солевой электролит. Несмотря на более скромные значения электроемкости, такие изделия можно приобрести значительно дешевле, что вполне компенсирует недостачу работоспособности.

Число «14» элемента питания C-R14 1.5v указывает на диаметр батарейки, который равен 14 мм. Расшифровка латинского символа «R» указывает на принадлежность элемента к изделиям цилиндрической формы.

Технические характеристики

Важность подбора элемента питания по техническим характеристикам сложно переоценить. Даже незначительные отклонения по габаритам не позволят использовать их в посадочном гнезде конкретного устройства, а превышение номинального напряжения – могут привести к выходу прибора из строя.

Основными техническими параметрами источника тока C-R14 1.5v, являются:

Характеристика	Значение
Форма	Цилиндр
Вид	Угольно-цинковая (солевая)
Упаковка	Фирменный блистер
Диаметр	26,2 мм
Высота	50 мм
Емкость батарейки	1400-1750 мАч
Номинальное напряжение	1,5 v
Рабочая температура	от -40 до +50°С
Температура хранения	от -5 до +55°С
Срок годности	3 года
Масса	90 гр

Разброс по емкости может быть существенным у различных производителей, но у наиболее популярных брендов батарейки, как правило, работают в 2 и более раза дольше недорогих аналогов.

Область применения

Применение элементов питания C-R14 1.5v в портативных устройствах позволяет на длительное время обеспечить их необходимым количеством электроэнергии. Наиболее часто их устанавливаютя в батарейные отсеки следующих устройств:

Детских игрушек.
Карманных фонариков.
Аудиоаппаратуры.
Измерительных приборов.

Для повышения вольтажа в некоторых устройствах батарейки формата C-R14 1.5v устанавливаются последовательно.

Достоинства и недостатки

Элементы питания C-R14 1.5v нашли широкое применение в различных устройствах благодаря наличию значительного количества положительных характеристик, при этом есть и недостатки. Среди основных можно выделить:

Низкая цена.

Имеют относительно небольшой вес.

Обеспечивают работоспособность мощных приборов.

Неравномерный разряд.

Держат заряд меньше аналогов.

Вероятность утечки электролита.

Нельзя использовать при отрицательной температуре воздуха.

Несмотря на наличие недостатков, доступная цена батареек не позволяет полностью вытеснить их с рынка более совершенными изделиями.

Можно ли заряжать батарейку

C-R14 1.5v – это гальванический источник электроэнергии. Это означает, что его невозможно оживить с помощью сетевых зарядных устройств или иными методами.

Если пытаться восстановить батарею с помощью «народных» способов, то в этом случае также стабильных результатов получить вряд ли удастся. Любые методы, которые вызывают перегрев электролита, могут закончиться утечкой едкой жидкости, а в некоторых случаях и разрывом корпуса.

Да и успешно

35.44%

Да и не успешно

12.24%

Не пробовал

52.32%

Проголосовало: 237

Аналоги и модификации

При отсутствии оригинальной батарейки в держатель электронного устройства можно установить один из следующих аналогов:

Если электрический прибор потребляет много энергии и батарейки приходится менять слишком часто, то лучше замените оригинальную C-R14 1.5v на аккумулятор типа HR14, который можно заряжать от сетевого адаптера.

Угольно-цинковый (солевой) 1,5v	Щелочные 1,5v	Аккумуляторы
R14	LR14	NiMH 1,2v
14D	14A	HR14
343	A343	Li-Ion 3,7v
MN1400	MX1400	25500
Baby	Baby
Юпитер М	UM2

На что обратить внимание перед покупкой

При покупке новой батарейки следует внимательно осмотреть ее корпус на предмет выявления потертостей и вмятин. При обнаружении следов механического воздействия от покупки следует отказаться.

Наличие переведенной на русский язык инструкции и обозначений на упаковке и корпусе, является косвенным признаком легального присутствия на территории нашей страны продукции иностранного производства.

Срок годности также является одной из важнейших характеристик, поэтому при наличии просрочки батарею также не рекомендуется приобретать.

Правила эксплуатации и утилизации

При использовании батарейки необходимо придерживаться некоторых правил, которые позволят сделать эксплуатацию более эффективной и безопасной.

Сергей Фирсов

Специалист по прототипным источникам питания

Задать вопрос

К такому роду рекомендаций можно отнести:

Не замыкать контакты.
Соблюдать полярность при подключении.
Не перегревать.

Также не рекомендуется осуществлять пайку. Если необходимо припаять провода, то лучше эту операцию выполнить с помощью контактной сварки.

После того как элемент питания Р14 полностью израсходует запас электроэнергии, его необходимо вынуть из отсека и утилизировать. Оптимальным вариантом избавления от батареи является сдача ее в специализированный пункт приема.

Таблица стандартов дисковых литиевых элементов питания

Электрохимическая система
Первые две буквы в маркировке дискового элемента питания обозначают его электрохимическую систему, где:
- CR — марганцево-литиевый элемент
- BR — фторуглеродно-литиевый элемент
Типоразмер
Типоразмер дискового литиевого элемента состоит из четырех цифр. Первые две цифры обозначают целочисленное значение диаметра в мм, а вторые две — высоту элемента в целых и десятых долях мм (точные размеры приведены в таблице).

Пример:
CR 1225 — Марганцево-литиевый элемент диаметром 12,5 мм и высотой 2,5 мм.

Тип	Диам. х Высота мм х мм	Напр. V	Обозначение	Емкость mAh	Другое обозначение
1025	10 х 2.5	3	CR 1025	30
1216	12.5 x 1.6	3	CR 1216	25-29
1216	12.5 x 1.6	3	BR 1216	25
1220	12.5 x 2.0	3	CR 1220	30-40	DL 1220
1220	12.5 x 2.0	3	BR 1220	35
1225	12.5 x 2.5	3	CR 1225	40-50
1225	12.5 x 2.5	3	BR 1225	48
1616	16 x 1.6	3	CR 1616	40-55	DL 1616
1616	16 x 1.6	3	BR 1616	48
1620	16 x 2.0	3	CR 1620	50-79	DL 1620
1632	16 x 3.2	3	CR 1632	125
1632	16 x 3.2	3	BR 1632	120
2012	20 x 1.2	3	CR 2012	50-58
2016	20 x 1.6	3	CR 2016	65-80	DL 2016, L-F 1/4V
2016	20 x 1.6	3	BR 2016	75
2020	20 x 2.0	3	BR 2020	100
2025	20 x 2.5	3	CR 2025	130-170	DL 2025, L-F 1/2V
2032	20 x 3.2	3	CR 2032	180-225	DL 2032, L-F 1/2W
2032	20 x 3.2	3	BR 2032	190
2320	23 x 2.0	3	CR 2320	120-135	DL 2320
2320	23 x 2.0	3	BR 2320	110
2325	23 x 2.5	3	CR 2325	160-200	DL 2325
2325	23 x 2.5	3	BR 2325	165-185
2330	23 x 3.0	3	CR 2330	265-280
2330	23 x 3.0	3	BR 2330	255
2354	23 x 5.4	3	CR 2354	560
2430	24.5 x 3.0	3	CR 2430	270-290	DL 2430
2432	24.5 x 3.2	3	CR 2432	290
2450	24.5 x 5.0	3	CR 2450	500-575	DL 2450
2477	24.5 x 7.7	3	CR 2477	1000
3032	30 x 3.2	3	CR 3032	500
3032	30 x 3.2	3	BR 3032	500

Примечание:

Марганцево-литиевые элементы — отличаются повышенной токоотдачей, они предназначены для работы в приборах с высоким потреблением тока.
Фторуглеродно-литиевые элементы — рассчитаны на работу в более широком температурном диапазоне, чем марганцево-литиевые дисковые элементы.

1.1: Гальванические элементы — Chemistry LibreTexts

Цели обучения

Чтобы понять основы гальванических элементов
Для подключения напряжения от гальванического элемента к базовой химии REDOX

В любом электрохимическом процессе электроны переходят от одного химического вещества к другому в результате окислительно-восстановительной (окислительно-восстановительной) реакции. Окислительно-восстановительная реакция происходит, когда электроны переходят от окисляемого вещества к восстанавливаемому.Восстановитель — это вещество, которое теряет электроны и окисляется в процессе; Окислитель — это вещество, которое приобретает электроны и восстанавливается в процессе. Соответствующая потенциальная энергия определяется разностью потенциалов между валентными электронами в атомах разных элементов.

Поскольку восстановление невозможно без окисления и наоборот, окислительно-восстановительная реакция может быть описана как две полуреакции , одна из которых представляет процесс окисления, а другая — процесс восстановления.{-}} \ label {20.3.3} \]

Каждая полуреакция написана, чтобы показать, что на самом деле происходит в системе; \ (\ ce {Zn} \) — это восстановитель в этой реакции (он теряет электроны), а \ (\ ce {Br2} \) — окислитель (он получает электроны). Сложение двух полуреакций дает общую химическую реакцию (Уравнение \ (\ PageIndex {1} \)). Окислительно-восстановительная реакция уравновешивается, когда количество электронов, потерянных восстановителем, равно количеству электронов, полученных окислителем. Как и любое сбалансированное химическое уравнение, весь процесс электрически нейтрален; то есть чистый заряд одинаков для обеих сторон уравнения.

В любой окислительно-восстановительной реакции количество электронов, потерянных в результате реакции (реакций) окисления, равно количеству электронов, полученных в результате реакции (реакций) восстановления.

В большинстве наших обсуждений химических реакций мы предполагали, что реагенты находятся в тесном физическом контакте друг с другом. Кислотно-основные реакции, например, обычно проводят с кислотой и основанием, диспергированными в одной фазе, такой как жидкий раствор. Однако с помощью окислительно-восстановительных реакций можно физически разделить полуреакции окисления и восстановления в космосе при условии, что существует полная цепь, включая внешнее электрическое соединение, такое как провод, между двумя полуреакциями.По мере развития реакции электроны перетекают от восстановителя к окислителю через это электрическое соединение, производя электрический ток, который можно использовать для выполнения работы. Устройство, которое используется для выработки электричества в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции или, наоборот, использует электричество для запуска неспонтанной окислительно-восстановительной реакции, называется электрохимическим элементом .

Есть два типа электрохимических ячеек: гальванические ячейки и электролитические ячейки. Гальванические клетки названы в честь итальянского физика и врача Луиджи Гальвани (1737–1798), который наблюдал, как рассеченные мышцы ног лягушки подергиваются при воздействии небольшого электрического разряда, демонстрируя электрическую природу нервных импульсов.Гальванический (гальванический) элемент использует энергию, выделяемую во время спонтанной окислительно-восстановительной реакции (\ (ΔG <0 \)), для выработки электричества. Этот тип электрохимического элемента часто называют гальваническим элементом в честь его изобретателя, итальянского физика Алессандро Вольта (1745–1827). Напротив, электролитическая ячейка потребляет электроэнергию от внешнего источника, используя ее для возникновения неспонтанной окислительно-восстановительной реакции (ΔG> 0). Оба типа содержат два электрода , которые представляют собой твердые металлы, подключенные к внешней цепи, которая обеспечивает электрическое соединение между двумя частями системы (рисунок \ (\ PageIndex {1} \)).Полуреакция окисления происходит на одном электроде (анод , ), а полуреакция восстановления происходит на другом (катод , ). Когда цепь замкнута, электроны текут от анода к катоду. Электроды также соединены электролитом, ионным веществом или раствором, который позволяет ионам перемещаться между отсеками электродов, тем самым поддерживая электрическую нейтральность системы. В этом разделе мы сосредоточимся на реакциях, происходящих в гальванических элементах.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Электрохимические ячейки. Гальванический элемент (слева) преобразует энергию, выделяемую в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции, в электрическую энергию, которую можно использовать для выполнения работы. Окислительные и восстановительные полуреакции обычно протекают в отдельных отсеках, которые соединены внешней электрической цепью; кроме того, второе соединение, которое позволяет ионам перемещаться между отсеками (показано здесь вертикальной пунктирной линией, обозначающей пористый барьер), необходимо для поддержания электрической нейтральности.Разность потенциалов между электродами (напряжение) заставляет электроны течь от восстановителя к окислителю через внешнюю цепь, генерируя электрический ток. В электролитической ячейке (справа) внешний источник электрической энергии используется для создания разности потенциалов между электродами, которая заставляет электроны течь, вызывая неспонтанную окислительно-восстановительную реакцию; в большинстве приложений используется только один отсек. В обоих типах электрохимических ячеек анод является электродом, на котором происходит полуреакция окисления, а катод является электродом, на котором происходит полуреакция восстановления.{2+} (водн.) + Cu (s)} \ label {20.3.4} \]

Эту реакцию можно вызвать, вставив цинковый стержень в водный раствор сульфата меди (II). По мере протекания реакции цинковый стержень растворяется, и образуется масса металлической меди. Эти изменения происходят спонтанно, но вся выделяемая энергия находится в форме тепла, а не в форме, которую можно использовать для работы.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Реакция металлического цинка с водными ионами меди (II) в отдельном отсеке.Когда цинковый стержень вставляется в химический стакан, содержащий водный раствор сульфата меди (II), происходит спонтанная окислительно-восстановительная реакция: цинковый электрод растворяется с образованием ионов Zn ² ⁺ (водн.), А Cu ² Ионы ⁺ (водн.) Одновременно восстанавливаются до металлической меди. Реакция происходит так быстро, что медь осаждается в виде очень мелких частиц, которые кажутся черными, а не обычным красноватым цветом меди. (youtu.be/2gPRK0HmYu4)

Эту же реакцию можно провести с помощью гальванического элемента, показанного на рисунке \ (\ PageIndex {3a} \).Для сборки ячейки медная полоска помещается в стакан, содержащий 1 М раствор ионов Cu ² ⁺, а цинковая полоска вставляется в другой стакан, содержащий 1 М раствор Zn ². ⁺ ионов. Две металлические полоски, которые служат в качестве электродов, соединены проводом, а отсеки соединены солевым мостиком , U-образной трубкой, вставленной в оба раствора, которые содержат концентрированный жидкий или гелеобразный электролит.Ионы в солевом мостике выбраны так, чтобы они не мешали электрохимической реакции, окисляясь или восстанавливаясь сами или образуя осадок или комплекс; обычно используемые катионы и анионы — это Na ⁺ или K ⁺ и NO ₃ ^— или SO ₄ ^2- соответственно. (Ионы в солевом мостике не обязательно должны быть такими же, как и в окислительно-восстановительной паре в любом из отсеков.) Когда контур замкнут, происходит самопроизвольная реакция: металлический цинк окисляется до ионов Zn ² ⁺ при цинковый электрод (анод), и ионы Cu ² ⁺ восстанавливаются до металлической Cu на медном электроде (катоде).По мере развития реакции полоска цинка растворяется, и концентрация ионов Zn ² ⁺ в растворе Zn ² ⁺ увеличивается; одновременно медная полоска набирает массу, и концентрация ионов Cu ² ⁺ в растворе Cu ² ⁺ уменьшается (рисунок \ (\ PageIndex {3b} \)). Таким образом, мы провели ту же реакцию, что и с использованием одного стакана, но на этот раз окислительная и восстановительная полуреакции физически отделены друг от друга.Электроны, которые высвобождаются на аноде, проходят через провод, создавая электрический ток. Таким образом, гальванические элементы преобразуют химическую энергию в электрическую, которую затем можно использовать для работы.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Реакция металлического цинка с водными ионами меди (II) в гальванической ячейке. (а) Гальванический элемент можно сконструировать, поместив медную полоску в стакан, содержащий 1 М водный раствор ионов Cu ² ⁺, и полоску цинка в другой стакан, содержащий 1 М водный раствор Zn. ² ⁺ ионов.Две металлические полоски соединены проводом, по которому течет электричество, а химические стаканы соединены солевым мостиком. Когда переключатель замкнут для замыкания цепи, цинковый электрод (анод) самопроизвольно окисляется до ионов Zn ² ⁺ в левом отсеке, а ионы Cu ² ⁺ одновременно восстанавливаются до металлической меди при медный электрод (катод). (b) По мере прохождения реакции анод из цинка теряет массу, поскольку он растворяется с образованием ионов Zn ² ⁺ (водн.), в то время как катод Cu набирает массу по мере восстановления ионов Cu ² ⁺ (водн.). с металлической медью, которая нанесена на катод.

Электролит в солевом мостике служит двум целям: он замыкает цепь, неся электрический заряд, и поддерживает электрическую нейтральность в обоих растворах, позволяя ионам перемещаться между ними. Идентичность соли в солевом мостике не важна, пока составляющие ионы не вступают в реакцию или не подвергаются окислительно-восстановительной реакции в рабочих условиях ячейки. Без такого соединения общий положительный заряд в растворе Zn ² ⁺ увеличился бы по мере растворения металлического цинка, а общий положительный заряд в растворе Cu ² ⁺ уменьшился бы.Солевой мостик позволяет нейтрализовать заряды потоком анионов в раствор Zn ² ⁺ и потоком катионов в раствор Cu ² ⁺. В отсутствие солевого мостика или какого-либо другого подобного соединения реакция быстро прекратится, поскольку электрическая нейтральность не может быть сохранена.

Вольтметр можно использовать для измерения разницы электрических потенциалов между двумя отсеками. Открытие переключателя, который соединяет провода с анодом и катодом, предотвращает протекание тока, поэтому химическая реакция не происходит.Однако при замкнутом переключателе внешняя цепь замкнута, и электрический ток может течь от анода к катоду. Потенциал (\ (E_ {cell} \)) ячейки, измеренный в вольтах, представляет собой разность электрических потенциалов между двумя полуреакциями и связан с энергией, необходимой для перемещения заряженной частицы в электрическом поле. . В описанной нами ячейке вольтметр показывает потенциал 1,10 В (рисунок \ (\ PageIndex {3a} \)). Поскольку электроны из полуреакции окисления высвобождаются на аноде, анод в гальваническом элементе заряжается отрицательно.Катод, притягивающий электроны, заряжен положительно.

Не все электроды подвергаются химическому превращению во время окислительно-восстановительной реакции. Электрод может быть изготовлен из инертного металла с высокой проводимостью, такого как платина, чтобы предотвратить его реакцию во время окислительно-восстановительного процесса, где он не проявляется в общей электрохимической реакции. Это явление проиллюстрировано в Примере \ (\ PageIndex {1} \).

Гальванический (гальванический) элемент преобразует энергию, выделяемую в результате спонтанной химической реакции , в электрическую энергию.Электролитическая ячейка потребляет электроэнергию от внешнего источника для запуска несамопроизвольной химической реакции .

Пример \ (\ PageIndex {1} \)

Химик сконструировал гальванический элемент, состоящий из двух стаканов. В одном стакане находится полоска олова, погруженная в водный раствор серной кислоты, а в другом — платиновый электрод, погруженный в водный раствор азотной кислоты. Два раствора соединены солевым мостиком, а электроды соединены проволокой.{2+} (водн.) + 2НО (г) + 4х3О (л)} \ nonumber \]

Для этого гальванического элемента

запишите половину реакции, которая происходит на каждом электроде.
указывают, какой электрод является катодом, а какой — анодом.
указывает, какой электрод является положительным электродом, а какой — отрицательным.

Дано: гальванический элемент и окислительно-восстановительная реакция

Запрошено: полуреакций, идентичность анода и катода и назначение электродов как положительное или отрицательное

Стратегия:

Укажите полуреакцию окисления и полуреакцию восстановления.Затем определите анод и катод по полуреакции, которая происходит на каждом электроде.
По направлению потока электронов назначьте каждый электрод положительным или отрицательным.

Решение

A В полуреакции восстановления нитрат восстанавливается до оксида азота. (Оксид азота затем реагировал бы с кислородом воздуха с образованием NO ₂ с его характерным красно-коричневым цветом.) В полуреакции окисления металлическое олово окисляется.{-}} \ nonumber \]

Таким образом, нитрат восстанавливается до NO, а оловянный электрод окисляется до Sn ² ⁺.

Поскольку реакция восстановления происходит на платиновом электроде, это катод. Наоборот, реакция окисления происходит на оловянном электроде, то есть на аноде.

B Электроны текут от оловянного электрода через проволоку к платиновому электроду, где они переходят в нитрат. Электрическая цепь замыкается солевым мостиком, который обеспечивает диффузию катионов к катоду и анионов к аноду.{-}} \ end {align *} \]

Ответ б

Pt электрод в растворе перманганата является катодом; в растворе олова — анод.

Ответ c

Катод (электрод в стакане с раствором перманганата) положительный, а анод (электрод в стакане, который содержит раствор олова) — отрицательный.

Построение диаграмм ячеек (обозначение ячеек)

Поскольку описать словами любой данный гальванический элемент довольно сложно, были разработаны более удобные обозначения.В этой линейной записи, называемой диаграммой ячейки, идентичность электродов и химический состав отсеков указываются их химическими формулами, причем анод написан слева, а катод — справа. Фазовые границы показаны одиночными вертикальными линиями, а солевой мостик, имеющий две фазовые границы, — двойной вертикальной линией. Таким образом, диаграмма ячеек для ячейки \ (\ ce {Zn / Cu} \), показанная на рисунке \ (\ PageIndex {3a} \), записывается следующим образом:

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): диаграмма ячеек включает концентрации раствора, если они указаны.

Гальванические элементы могут иметь иное устройство, нежели примеры, которые мы видели до сих пор. Например, напряжение, возникающее в результате окислительно-восстановительной реакции, можно более точно измерить, используя два электрода, погруженные в один стакан, содержащий электролит, замыкающий цепь. Такое расположение уменьшает ошибки, вызванные сопротивлением потоку заряда на границе, называемым потенциалом перехода . Один из примеров гальванического элемента этого типа:

\ [\ ce {Pt (s) \, | \, h3 (g) | HCl (водный) \, | \, AgCl (s) \, Ag (s)} \ label {20.+ _ {(водный)}} \ label {20.3.8} \]

Однокамерный гальванический элемент будет первоначально показывать такое же напряжение, как и гальванический элемент, построенный с использованием отдельных отсеков, но он будет быстро разряжаться из-за прямой реакции реагента на аноде с окисленным элементом катодной окислительно-восстановительной пары. Следовательно, элементы этого типа не особенно полезны для производства электроэнергии.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Нарисуйте схему гальванического элемента, описанного в примере \ (\ PageIndex {1} \).{2 +} (водн.) + 2НО (ж) + 4х3О (л)} \ nonumber \]

Дано: Гальванический элемент и окислительно-восстановительная реакция

Запрошено: Схема ячеек

Стратегия:

Используя описанные символы, напишите диаграмму ячейки, начиная с полуреакции окисления слева. {2 +} (aq) \, || \, HNO3 (aq) \, | \, NO (g) \, | \, Pt_ ( s)} \ nonumber \]

Концентрации раствора не указаны, поэтому они не включены в эту диаграмму ячеек.+ (aq, \; 1 \; M) \, | \, Ag (s)} \ nonumber \]

Сводка

Гальванический (гальванический) элемент использует энергию, выделяемую во время спонтанной окислительно-восстановительной реакции, для выработки электричества, тогда как электролитический элемент потребляет электрическую энергию от внешнего источника, чтобы вызвать реакцию. Электрохимия — это изучение взаимосвязи между электричеством и химическими реакциями. Реакция окисления-восстановления, которая происходит во время электрохимического процесса, состоит из двух полуреакций, одна представляет собой процесс окисления, а другая — процесс восстановления.Сумма полуреакций дает общую химическую реакцию. Общая окислительно-восстановительная реакция уравновешивается, когда количество электронов, потерянных восстановителем, равно количеству электронов, полученных окислителем. Электрический ток вырабатывается потоком электронов от восстановителя к окислителю. Электрохимическая ячейка может либо генерировать электричество в результате спонтанной окислительно-восстановительной реакции, либо потреблять электричество для запуска несамопроизвольной реакции. В гальваническом (гальваническом) элементе энергия спонтанной реакции генерирует электричество, тогда как в электролитическом элементе электрическая энергия расходуется для запуска неспонтанной окислительно-восстановительной реакции.Оба типа ячеек используют два электрода, которые обеспечивают электрическое соединение между системами, разделенными в пространстве. Окислительная полуреакция происходит на аноде, а восстановительная полуреакция происходит на катоде. Солевой мостик соединяет разделенные растворы, позволяя ионам перемещаться в любой раствор, обеспечивая электрическую нейтральность системы. Вольтметр — это устройство, которое измеряет поток электрического тока между двумя полуреакциями. Потенциал ячейки, измеряемый в вольтах, — это энергия, необходимая для перемещения заряженной частицы в электрическом поле.Электрохимическая ячейка может быть описана с использованием линейных обозначений, называемых диаграммой ячейки, на которой вертикальные линии указывают границы фаз и расположение солевого мостика. Сопротивление потоку заряда на границе называется потенциалом перехода.

Коммерческие гальванические элементы — Химия LibreTexts

Поскольку гальванические элементы могут быть автономными и портативными, их можно использовать в качестве батарей и топливных элементов. Батарея (аккумулятор) — это гальванический элемент (или серия гальванических элементов), который содержит все реагенты, необходимые для производства электричества.Напротив, топливный элемент представляет собой гальванический элемент, который требует постоянного внешнего источника одного или нескольких реагентов для выработки электроэнергии. В этом разделе мы описываем химию некоторых наиболее распространенных типов батарей и топливных элементов.

Аккумуляторы

Существует два основных типа батарей: одноразовые или первичные батареи, в которых электродные реакции необратимы и которые не могут быть перезаряжены; и перезаряжаемые или вторичные батареи, которые образуют нерастворимый продукт, прилипающий к электродам.Эти батареи можно заряжать, подавая электрический потенциал в обратном направлении. В процессе перезарядки аккумуляторная батарея временно преобразуется из гальванической ячейки в электролитическую.

Батареи — это тщательно спроектированные устройства, основанные на тех же фундаментальных законах, что и гальванические элементы. Основное различие между батареями и гальваническими элементами, которые мы описали ранее, заключается в том, что в коммерческих батареях в качестве реагентов используются твердые вещества или пасты, а не растворы, чтобы максимизировать электрическую мощность на единицу массы.Использование высококонцентрированных или твердых реагентов имеет еще один положительный эффект: концентрации реагентов и продуктов не сильно меняются по мере разряда батареи; следовательно, выходное напряжение остается стабильным во время процесса разряда. Такое поведение отличается от поведения ячейки Zn / Cu, выход которой логарифмически уменьшается по мере протекания реакции (Рисунок \ (\ PageIndex {1} \)). Когда батарея состоит из более чем одного гальванического элемента, элементы обычно подключаются последовательно, то есть положительная (+) клемма одной ячейки соединяется с отрицательной (-) клеммой следующего и т. Д.Таким образом, общее напряжение батареи является суммой напряжений отдельных элементов.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): три вида основных (неперезаряжаемых) батарей. (а) Сухой элемент Лекланше фактически является «влажным элементом», в котором электролит представляет собой кислотную пасту на водной основе, содержащую MnO ₂, NH ₄ Cl, ZnCl ₂, графит и крахмал. Несмотря на дешевизну в производстве, элемент не очень эффективен в производстве электроэнергии и имеет ограниченный срок хранения.(b) В кнопочной батарее анодом является цинк-ртутная амальгама, а катодом может быть HgO (показано здесь) или Ag ₂ O в качестве окислителя. Кнопочные батарейки надежны и имеют высокое отношение выходной мощности к массе, что позволяет использовать их в таких приложениях, как калькуляторы и часы, где их небольшой размер имеет решающее значение. (c) Литий-йодная батарея состоит из двух ячеек, разделенных металлической никелевой сеткой, которая собирает заряд с анодов. Анодом является металлический литий, а катодом — твердый комплекс I ₂.Электролит представляет собой слой твердого LiI, который позволяет ионам Li ⁺ диффундировать от катода к аноду. Хотя этот тип батареи вырабатывает относительно небольшой ток, он очень надежен и долговечен.

Основное различие между батареями и гальваническими элементами заключается в том, что в коммерческих батареях в качестве реагентов обычно используются твердые вещества или пасты, а не растворы, чтобы максимизировать электрическую мощность на единицу массы. Очевидным исключением является стандартный автомобильный аккумулятор, в котором используется химия в фазе раствора.

Сухая камера Leclanché

Сухой элемент, безусловно, самый распространенный тип батарей, используется в фонариках, электронных устройствах, таких как Walkman и Game Boy, и во многих других устройствах. Хотя сухой элемент был запатентован в 1866 году французским химиком Жоржем Лекланше, и ежегодно продается более 5 миллиардов таких элементов, детали химического состава его электродов до сих пор полностью не изучены. Несмотря на свое название, сухой элемент Leclanché на самом деле является «влажным элементом»: электролит представляет собой кислотную пасту на водной основе, содержащую \ (MnO_2 \), \ (NH_4Cl \), \ (ZnCl_2 \), графит, и крахмал (часть (а) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \)).- \) ионы, присутствующие в растворе, поэтому общая клеточная реакция выглядит следующим образом:

\ [2MnO_ {2 (s)} + 2NH_4Cl _ {(aq)} + Zn _ {(s)} \ rightarrow Mn_2O_ {3 (s)} + Zn (NH_3) _2Cl_ {2 (s)} + H_2O _ {(l )} \ label {Eq3} \]

Сухой элемент выдает около 1,55 В и недорог в производстве. Однако это не очень эффективно для выработки электроэнергии, потому что только относительно небольшая часть \ (MnO_2 \), которая находится рядом с катодом, фактически восстанавливается, и только небольшая часть цинкового катода фактически потребляется при разряде ячейки. — \ label {Eq5} \]

\ [Zn _ {(s)} + 2MnO_ {2 (s)} \ rightarrow ZnO _ {(s)} + Mn_2O_ {3 (s)} \ label {Eq6} \]

Эта батарея тоже выдает около 1.5 В, но у него более длительный срок хранения и более постоянное выходное напряжение при разряде элемента, чем у сухого элемента Лекланше. Хотя производство щелочных батарей дороже, чем сухих элементов Leclanché, улучшенные характеристики делают эту батарею более рентабельной.

Батарейки кнопочные

Хотя некоторые маленькие кнопочные батарейки, используемые для питания часов, калькуляторов и фотоаппаратов, представляют собой миниатюрные щелочные элементы, большинство из них основаны на совершенно другом химическом составе. В этих «кнопочных» батареях анод представляет собой амальгаму цинка и ртути, а не чистый цинк, а катод использует в качестве окислителя либо \ (HgO \), либо \ (Ag_2O \), а не \ (MnO_2 \) (часть (b ) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \)).−_ {(aq)} \ label {Eq9} \]

\ [Zn _ {(s)} + 2Ag_2O _ {(s)} \ rightarrow 2Ag _ {(s)} + ZnO _ {(s)} \ label {Eq10} \]

с \ (E_ {cell} = 1.6 \, V \)

Основными преимуществами ртутных и серебряных элементов являются их надежность и высокое отношение выходной мощности к массе. Эти факторы делают их идеальными для приложений, где малый размер имеет решающее значение, например, в камерах и слуховых аппаратах. К недостаткам относится дороговизна и экологические проблемы, вызванные удалением тяжелых металлов, таких как \ (Hg \) и \ (Ag \).

Литий-йодная батарея

Ни одна из описанных выше батарей на самом деле не является «сухой». Все они содержат небольшое количество жидкой воды, которая значительно увеличивает массу и вызывает потенциальные проблемы с коррозией. Следовательно, значительные усилия были затрачены на разработку безводных батарей. Одной из немногих коммерчески успешных безводных батарей является литий-йодная батарея . Анод — металлический литий, а катод — твердый комплекс \ (I_2 \). Их разделяет слой твердого вещества \ (LiI \), который действует как электролит, обеспечивая диффузию ионов Li ⁺.- \ label {Eq12} \]

\ [2Li _ {(s)} + I_ {2 (s)} \ rightarrow 2LiI _ {(s)} \ label {Eq12a} \]

с \ (E_ {cell} = 3.5 \, V \)

Кардиостимулятор: рентгеновский снимок пациента, показывающий расположение и размер кардиостимулятора, работающего от литий-йодной батареи.

Как показано в части (c) на рисунке \ (\ PageIndex {1} \), типичная литий-йодная батарея состоит из двух ячеек, разделенных металлической никелевой сеткой, которая собирает заряд с анода. Из-за высокого внутреннего сопротивления, вызванного твердым электролитом, может потребляться только слабый ток.Тем не менее, такие батареи оказались долговечными (до 10 лет) и надежными. Поэтому они используются в приложениях, где частая замена затруднительна или нежелательна, например, в кардиостимуляторах и других медицинских имплантатах, а также в компьютерах для защиты памяти. Эти батареи также используются в охранных передатчиках и дымовых пожарных извещателях. Другие батареи на основе литиевых анодов и твердых электролитов находятся в стадии разработки, например, с использованием \ (TiS_2 \) в качестве катода.

Сухие элементы, кнопочные батареи и литий-йодные батареи являются одноразовыми и не подлежат перезарядке после разряда.Напротив, аккумуляторные батареи обладают значительными экономическими и экологическими преимуществами, поскольку их можно перезаряжать и разряжать многократно. В результате затраты на производство и утилизацию резко снижаются за определенное количество часов использования батареи. Две распространенные аккумуляторные батареи — это никель-кадмиевая батарея и свинцово-кислотная батарея, о которых мы расскажем далее.

Никель-кадмиевый (NiCad) аккумулятор

Никель-кадмиевый аккумулятор или NiCad используется в небольших электрических приборах и устройствах, таких как дрели, портативные пылесосы и цифровые тюнеры AM / FM.Это элемент на водной основе с кадмиевым анодом и сильно окисленным никелевым катодом, который обычно называют оксогидроксидом никеля (III), NiO (OH). Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {2} \), конструкция максимизирует площадь поверхности электродов и минимизирует расстояние между ними, что снижает внутреннее сопротивление и делает возможным довольно высокий ток разряда.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Никель-кадмиевый (NiCad) аккумулятор, аккумулятор. Никель-кадмиевые батареи содержат кадмиевый анод и сильно окисленный никелевый катод.- \ label {Eq14} \]

\ [Cd _ {(s)} + 2NiO (OH) _ {(s)} + 2H_2O _ {(l)} \ rightarrow Cd (OH) _ {2 (s)} + 2Ni (OH) _ {2 (s) )} \ label {Eq15} \]

\ (E_ {cell} = 1,4 В \)

Поскольку продуктами полуреакций разряда являются твердые частицы, которые прилипают к электродам [Cd (OH) ₂ и 2Ni (OH) ₂], общая реакция легко обращает вспять при перезарядке элемента. Хотя никель-кадмиевые элементы легкие, перезаряжаемые и обладают большой емкостью, они имеют определенные недостатки.Например, они имеют тенденцию быстро терять емкость, если им не дать полностью разрядиться перед подзарядкой, они плохо хранятся в течение длительного периода после полной зарядки и представляют собой серьезные проблемы для окружающей среды и утилизации из-за токсичности кадмия.

Разновидностью никель-кадмиевой батареи является никель-металл-гидридная батарея (NiMH), используемая в гибридных автомобилях, устройствах беспроводной связи и мобильных компьютерах. Общее химическое уравнение для этого типа батареи выглядит следующим образом:

\ [NiO (OH) _ {(s)} + MH \ rightarrow Ni (OH) _ {2 (s)} + M _ {(s)} \ label {Eq16} \]

NiMH аккумулятор имеет на 30-40% больше емкости по сравнению с никель-кадмиевым аккумулятором; он более экологичен, поэтому хранение, транспортировка и утилизация не подлежат экологическому контролю; и он не так чувствителен к подзарядке памяти.Однако он имеет на 50% большую скорость саморазряда, ограниченный срок службы и более высокий уровень обслуживания, и он дороже, чем никель-кадмиевый аккумулятор.

Директива 2006/66 / EC Европейского Союза запрещает размещение на рынке портативных аккумуляторов, содержащих более 0,002% кадмия по весу. Целью этой директивы было улучшение «экологических характеристик батарей и аккумуляторов»

Свинцово-кислотный аккумулятор

(для хранения свинца)

Свинцово-кислотный аккумулятор используется для запуска практически в каждом автомобильном и судовом двигателе, представленном на рынке.Морские и автомобильные батареи обычно состоят из нескольких последовательно соединенных элементов. Общее напряжение, генерируемое батареей, равно потенциалу на элемент (E ° _{, элемент}), умноженному на количество ячеек.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): одна ячейка свинцово-кислотной батареи. Аноды в каждой ячейке аккумуляторной батареи представляют собой пластины или сетки из свинца, содержащие губчатый металлический свинец, в то время как катоды представляют собой аналогичные сетки, содержащие порошкообразный диоксид свинца (PbO ₂). Электролит — водный раствор серной кислоты.Значение E ° для такого элемента составляет около 2 В. При последовательном соединении трех таких элементов получается аккумулятор 6 В, тогда как типичный автомобильный аккумулятор на 12 В содержит шесть последовательно соединенных элементов. При правильном обращении этот тип аккумуляторной батареи большой емкости может многократно разряжаться и перезаряжаться.

Как показано на рисунке \ (\ PageIndex {3} \), анод каждой ячейки свинцовой аккумуляторной батареи представляет собой пластину или решетку из губчатого металлического свинца, а катод представляет собой аналогичную решетку, содержащую порошкообразный диоксид свинца (\ (PbO_2 \)). Электролит обычно представляет собой приблизительно 37% -ный (по массе) раствор серной кислоты в воде с плотностью 1.° _ {ячейка} = 2,041 \; V \)

По мере разряда ячейки на электродах образуется порошок \ (PbSO_4 \). Кроме того, серная кислота потребляется и образуется вода, что снижает плотность электролита и обеспечивает удобный способ контроля состояния батареи путем простого измерения плотности электролита. Часто это делается с помощью ареометра.

Ареометр можно использовать для проверки удельного веса каждой ячейки как меры ее состояния заряда (www.youtube.com/watch?v=SRcOqfL6GqQ).

Когда к свинцово-кислотной батарее подается внешнее напряжение, превышающее 2,04 В на элемент, электродные реакции меняются, и \ (PbSO_4 \) преобразуется обратно в металлический свинец и \ (PbO_2 \). Однако, если аккумулятор заряжается слишком сильно, может произойти электролиз воды:

\ [2H_2O _ {(l)} \ rightarrow 2H_ {2 (g)} + O_ {2 (g)} \ label {EqX} \]

Это приводит к выделению потенциально взрывоопасного газообразного водорода. Образовавшиеся таким образом пузырьки газа могут вытеснить некоторые частицы \ (PbSO_4 \) или \ (PbO_2 \) из решеток, позволяя им упасть на дно ячейки, где они могут накапливаться и вызывать внутреннее короткое замыкание. .Таким образом, процесс перезарядки необходимо тщательно контролировать, чтобы продлить срок службы батареи. Однако при надлежащем уходе свинцово-кислотный аккумулятор можно разрядить и перезарядить тысячи раз. В автомобилях генератор переменного тока подает электрический ток, который вызывает обратную реакцию разряда.

Топливные элементы

Топливный элемент — это гальванический элемент, который требует постоянной внешней подачи реагентов, потому что продукты реакции постоянно удаляются. В отличие от батареи, он не накапливает химическую или электрическую энергию; топливный элемент позволяет извлекать электрическую энергию непосредственно из химической реакции.В принципе, это должен быть более эффективный процесс, чем, например, сжигание топлива для приведения в действие двигателя внутреннего сгорания, который включает генератор, который обычно имеет КПД менее 40%, а на самом деле КПД топливного элемента обычно составляет от 40% до 60%. — \ label {Eq21} \]

\ [2H_ {2 (g)} + O_ {2 (g)} \ rightarrow 2H_2O _ {(g)} \ label {Eq22} \]

Общая реакция представляет собой практически экологически чистое преобразование водорода и кислорода в воду, которая затем собирается и используется в космических аппаратах.Хотя этот тип топливного элемента должен вырабатывать 1,23 В при стандартных условиях, на практике устройство выдает всего около 0,9 В. Одним из основных препятствий на пути к повышению эффективности является тот факт, что уменьшение \ (O_2 (g) \ на четыре электрона) ) на катоде по своей природе довольно медленный, что ограничивает ток, который может быть достигнут. У всех основных производителей автомобилей есть крупные исследовательские программы, связанные с топливными элементами: одна из наиболее важных целей — разработка лучшего катализатора для сокращения \ (O_2 (g) \).

Гальванические элементы или Учебное пособие по химии гальванических элементов

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Типовой гальванический элемент или гальванический элемент

Рассмотрим гальванический элемент (гальванический элемент), состоящий из двух полуэлементов, как показано на схеме ниже:

Одна полуячейка содержит электрод из металла S , частично погруженный в электролит, содержащий его ионы, S ⁺ _{(водный)} .

Другая полуячейка содержит электрод из металла R , частично погруженный в электролит, содержащий его ионы, R ⁺ _{(водный)} .

Если металл R окисляется легче, чем металл S (металл R является лучшим восстановителем или лучшим восстановителем), тогда:

(i) металл R в одной полуячейке окисляется (теряет электроны)
R _(с) → R ⁺ _(водн.) + e ^—
(ii) ионы металлов в другой половине ячейки, S ⁺ , будут восстановлены (приобретают электроны)
S ⁺ _(водн.) + e ^— → S _(s)

Электроны, образовавшиеся в результате окисления металла R , проходят через провод, соединяющий электрод R с электродом S .

На электроде S эти электроны используются для восстановления S ⁺ _(водн.) в электролите.

Однако электроны могут течь только в том случае, если цепь замкнута, то есть, если, например, используется солевой мостик для соединения раствора электролита в одной половине ячейки с раствором электролита в другой половине ячейки.

Если солевой мостик содержит хлорид калия, K Cl _(водн.), то:
(i) катионы ( K ⁺ ) протекают через солевой мостик к полуячейке, в которой удаляются катионы (то есть к электролиту S ⁺ )
(ii) анионы ( Cl ^— ) протекают через солевой мостик к полуячейке, в которой удаляются электроны (то есть к электролиту R ⁺ )

Электрод, на котором образуются отрицательно заряженные электроны (электрод R ), будет отрицательным.
Другой электрод, S , на котором расходуются электроны, будет положительным.

Для гальванического элемента (гальванического элемента), вырабатывающего электричество:

Отрицательный электрод называется анодом.
(i) На аноде происходит окисление.
(ii) Анионы (отрицательно заряженные ионы) мигрируют к аноду.
Положительный электрод называется катодом.
(i) Восстановление происходит на катоде.
(ii) Катионы (положительно заряженные ионы) мигрируют к катоду.

Помеченная схема этого гальванического элемента (или гальванического элемента) показана ниже:

Если в цепь включен вольтметр, как показано на схеме ниже:

, то можно измерить напряжение (электродвижущую силу или ЭДС), создаваемое этим гальваническим элементом (гальваническим элементом).

Если электролит в каждой полуячейке является стандартным раствором (приблизительно 1 моль л ^-1 при 25 ° C), то мы можем найти значение стандартного электродного потенциала для каждой полуячейки и использовать его для рассчитать напряжение (ЭДС) для общей окислительно-восстановительной реакции, происходящей в гальваническом элементе (гальваническом элементе):

катод (восстановительный)	S ⁺ _(водн.)	+ ~~e ^—~~	→	S _(т)		E ^o _{(редуктор)}
анод (окисление)	R _(т)		→	~~e ^—~~ +	R ⁺ _(водн.)	E ^o _{(окисление)}

общий элемент (редокс)	S ⁺ _(водн.)	+ р _(т)	→	S _(т)	+ R ⁺ _(водн.)	E ^o _{(ячейка)}> 0

E ^o _{(ячейка)} = E ^o _{(восстановление)} + E ^o _{(окисление)}

Обратите внимание, что для того, чтобы гальванический элемент вырабатывал электричество, реакция должна быть спонтанной, и значение E ^o должно быть положительным (то есть больше 0).

Гальванический элемент, стандартный потенциал — Большая химическая энциклопедия

Чтобы определить стандартный потенциал клеток для окислительно-восстановительной реакции, стандартный восстановительный потенциал добавляется к стандартному окислительному потенциалу.Что должно быть правдой в отношении этой суммы, если ячейка должна быть самопроизвольной (производить гальваническую ячейку). Стандартные потенциалы восстановления и окисления являются интенсивными. Что это означает Обобщите, как линейные обозначения используются для описания гальванических элементов. [Pg.860]

Все потенциалы металлов в их 1 моль растворе соли U связаны со стандартным или нормальным водородным электродом (NHE). Для измерения водородный полуэлемент объединяется с другим полуэлементом, образуя гальванический элемент. Измеренное напряжение называется нормальным потенциалом или стандартным электродным потенциалом E ° металла.Если металлы ранжируются в соответствии с их нормальными потенциалами, полученный порядок называется электрохимическим -… [Pg.7]

Проблема с составлением списка стандартных потенциалов состоит в том, что мы знаем только общую ЭДС ячейки, не вклад одного электрода. Вольтметр, помещенный между двумя электродами гальванической ячейки, измеряет разность их потенциалов, а не отдельные значения. Чтобы получить числовые значения для отдельных стандартных потенциалов, мы произвольно устанавливаем стандартный потенциал одного конкретного электрода, водородного электрода, равным нулю при всех температурах… [Pg.618]

Студенту дали стандартную полуячейку Fe (s) Fe2 + (водн.) И другую полуячейку, содержащую неизвестный металл M, погруженный в 1,00 M MNO (водн.). Когда эти две полуячейки были соединены при 25 ° C, полная ячейка функционировала как гальваническая ячейка с E = +1,24 В. Реакции позволяли продолжаться в течение ночи, и два электрода взвешивали. Железный электрод оказался легче, а неизвестный металлический электрод — тяжелее. Каков стандартный потенциал неизвестной пары МТ / М… [Pg.642]

Литий-металл практически не применялся до окончания Второй мировой войны, когда было разработано термоядерное оружие (см. Раздел 17.11). Это приложение повлияло на молярную массу лития. Поскольку в этом оружии можно было использовать только литий-6, доля лития-7 и, как следствие, молярная масса коммерчески доступного лития увеличились. Все более широкое применение лития находит в перезаряжаемых литий-ионных батареях. Поскольку литий имеет самый отрицательный стандартный потенциал из всех элементов, он может создавать высокий потенциал при использовании в гальваническом элементе.Кроме того, поскольку литий имеет такую низкую плотность, литий-ионные батареи легкие. [Pg.709]

C (298,15 K) и 1 бар. стандартный потенциал ячейки См. стандартную ЭДС. стандартная ЭДС (°) ЭДС, когда концентрация каждого растворенного вещества, участвующего в реакции ячейки, составляет 1 моль-л 1 (строго, единица активности), и все газы находятся под давлением 1 бар. Стандартная ЭДС гальванического элемента — это разница между двумя его стандартными потенциалами E ° = E ° (катод) — ° (анод). [Pg.967]

Гальванический элемент цинк-медь находится в стандартных условиях, когда концентрация каждого иона равна 1.00 M, как показано на рисунке 19-13. Потенциал ячейки в этих условиях можно определить, подключив электроды к вольтметру. Измеренный потенциал составляет 1,10 В, при этом Zn-электрод находится под более высоким (более отрицательным) потенциалом, поэтому Zn отдает электроны и E eii = 1,10 В … [Pg.1382]

В любом гальваническом элементе, который находится в стандартных условиях , электроны производятся в ходе полуреакции с более отрицательным стандартным потенциалом восстановления и потребляются в ходе полуреакции с более положительным стандартным потенциалом восстановления.Другими словами, полуреакция с более отрицательным значением E ° происходит как окисление, а полуреакция с более положительным значением E ° происходит как восстановление. На рисунке 19-15 приведены условные обозначения, используемые для описания гальванических элементов. [Pg.1384]

Объединение этих характеристик дает уравнение, которое суммирует расчет стандартного потенциала для гальванического элемента E i-gjj — E катодный «анод» … [Pg.1385]

Общее напряжение, генерируемое Стандартный гальванический элемент всегда получается вычитанием одного стандартного понижающего потенциала из другого таким образом, чтобы получить положительное значение для E (.gH Пример применяет это рассуждение к цинку и железу. [Pg.1386]

Гальванический элемент может состоять из цинкового электрода, погруженного в раствор сульфата цинка, и железного электрода, погруженного в раствор сульфата железа (II). Каков стандартный потенциал этого элемента и каково его спонтанное направление при стандартных условиях … [Pg.1386]

Стандартный потенциал для любого гальванического элемента определяется вычитанием более отрицательного стандартного восстановительного потенциала из более положительного стандартного потенциал снижения.Положительный E ° указывает на спонтанность при стандартных условиях. [Pg.1388]

Уравнение выражает важную связь между двумя стандартными величинами. Уравнение позволяет рассчитать стандартные электрические потенциалы из табличных значений для стандартных свободных энергий. Не менее важно, что точные измерения потенциала на гальванических элементах дают экспериментальные значения для стандартных потенциалов, которые можно использовать для расчета стандартных изменений свободной энергии для реакций. [Pg.1391]

Потенциометрия — это наиболее широко используемый электроаналитический метод.Он включает в себя измерение потенциала гальванического элемента, обычно в условиях нулевого тока, для чего используются потенциометры. Измерения могут быть прямыми, при которых сравнивается реакция образцов и стандартов, или можно отслеживать изменение клеточного потенциала во время титрования. [Pg.657]

Поскольку стандартный потенциал элемента предназначен для гальванического элемента, он должен быть положительным … [Pg.271]

Стандартный потенциал элемента для гальванического элемента — положительное значение, E °> 0 .[Pg.245]

Уравнение Нернста Уравнение Нернста позволяет рассчитать потенциал ячейки гальванической ячейки, которая не соответствует стандартным условиям, чистое ионное уравнение. Чистое ионное уравнение записывается путем отбрасывания ионов-наблюдателей и отображения только тех химических виды, которые участвуют в химической реакции. [Pg.363]

Рассчитайте стандартный потенциал гальванического элемента, в котором происходит следующая реакция. [Pg.519]

Запишите две полуреакции для следующей окислительно-восстановительной реакции.Вычтите два потенциала восстановления, чтобы найти стандартный потенциал гальванического элемента, в котором происходит эта реакция. [Pg.521]

В этом разделе вы узнали, что вы можете рассчитывать потенциалы ячеек, используя таблицы потенциалов половин ячеек. Потенциал полуэлемента для полуреакции восстановления называется потенциалом восстановления. Потенциал полуэлемента для полуреакции окисления называется потенциалом окисления. Стандартные потенциалы полуэлементов записываются как восстановительные потенциалы. Значения стандартных потенциалов восстановления для полуреакций относятся к потенциалу восстановления стандартного водородного электрода.Вы использовали стандартные восстановительные потенциалы для расчета стандартных потенциалов гальванических элементов. Вы узнали два метода расчета стандартных потенциалов клеток. Один из методов — вычесть стандартный восстановительный потенциал анода из стандартного восстановительного потенциала катода. Другой метод заключается в добавлении стандартного восстановительного потенциала катода и стандартного окислительного потенциала анода. В следующем разделе вы узнаете о другом типе ячейки, называемом электролитической ячейкой.[Pg.522]

O Посмотрите на полуэлементы в таблице стандартных восстановительных потенциалов в Приложении E. Не могли бы вы использовать два стандартных полуэлемента для построения гальванического элемента с потенциалом стандартного элемента 7 В. Объясните свои ответ. [Pg.523]

Вы знаете, что гальванические элементы имеют положительные стандартные потенциалы элементов, и что эти элементы используют спонтанные химические реакции для производства электричества. Вы также знаете, что электролитические ячейки имеют отрицательные стандартные потенциалы ячейки и что эти ячейки используют электричество для проведения несамопроизвольных химических реакций.Таким образом, вы можете использовать знак стандартного потенциала клетки, чтобы предсказать, будет ли реакция спонтанной или нет в стандартных условиях. [Pg.534]

PPT — Описание гальванического элемента. PowerPoint Presentation, скачать бесплатно

Описание гальванического элемента. • Полностью описать гальванический элемент на основе следующих полуреакций при стандартных условиях: • Ag + + e-Ag Eocell = 0,80 В (1) • Fe3 + + e-Fe2 + Eocell = 0,77 В (2) • Дополнительно , нарисуйте ячейку и напишите обозначение линии.

Потенциал элемента, электрические работы • Работа, которая может быть выполнена при переносе электронов (ЭДС), определяется как разность потенциалов (в вольтах) между двумя цепями. • ЭДС = разность потенциалов (В) = работа (Дж) • заряд (Кл) • или 1 В = 1 Дж / Кл • Работа рассматривается с точки зрения системы. • Следовательно, E = -w / q или -w = q E

Максимальная работа • Максимальная работа определяется как • wmax = -q Emax • * Достижение максимальной работы невозможно.• В любом реальном, спонтанном процессе всегда тратится немного энергии. Фактическая выполненная работа всегда меньше расчетного максимума.

Свободная энергия • Фарадея (F) определяется как заряд 1 моля электронов. • F = 96 485 Кл / моль e- • Назначение гальванического элемента — преобразовать изменение свободной энергии спонтанной реакции в KE электронов, движущихся по внешней цепи. • wmax = DG

Для гальванического элемента • DG = -nFEmaxor DGo = -nFEomax • Где n — количество молей электронов, перенесенных в окислительно-восстановительной реакции.• Обратите внимание, что единицей измерения F является Кл / моль, а единицей измерения E, вольт, является Дж / Кл • -nFE = (моль) (Кл / моль) (Дж / Кл) = Дж. • Это уравнение выражается в Джоулях, а не Килоджоули !!

Спонтанность • Если Ecell> 0, то DG <0 и процесс самопроизвольный. • Если Ecell <0, то DG> 0 и процесс не спонтанный. • Если Ecell = 0, то DG = 0 и процесс находится в равновесии.

Расчет DGo для клеточной реакции. • Используя стандартную диаграмму потенциала восстановления, рассчитайте DGo для реакции • Cu2 + (водн.) + Fe (s) Cu (s) + Fe2 + (водн.) • Является ли реакция спонтанной? • Предскажите, будет ли 1 M HNO3 растворять металлическое золото с образованием 1 M раствора Au3 +.• Ниже представлена половина реакции азотной кислоты, действующей как окислитель • 4 H + + NO3- + 3 e- NO + 2 h3O Eo = 0,96 В

Связь с константой равновесия • DGo = — RT ln K и DGo = -nFEocell • поэтому -RT lnK = -nFEocell • Eocell = RT ln K / n F • Расчет K и DGo с помощью Eocell • Когда металлический кадмий восстанавливает Cu2 + в растворе, помимо металлической меди образуется Cd2 +. Если DGo = -143 кДж, рассчитайте K при 25 ° C. Что будет за Эоцеллин в гальванической ячейке, в которой использовалась эта реакция?

Влияние концентрации на E • Для клеточной реакции • 2Al (s) + 3Mn2 + (aq) ⇌2Al3 + (aq) + 3Mn (s) Eocell = 0.48 В • предсказать, будет ли Ecell больше или меньше Eocell для следующих случаев. • a) [Al3 +] = 2,0 M, [Mn2 +] = 1,0 M • b) [Al3 +] = 1,0 M, [Mn2 +] = 3,0 M

Уравнение Нернста • Уравнение Нернста дает соотношение между ячейками потенциал и концентрации компонентов клетки. • E = Eo– (0,0591 / n) log Q • Или в состоянии равновесия • Eo = (0,0591 / n) log K • Расчеты по этому уравнению были исключены из теста AP, однако качественное понимание того, как концентрация влияет на ячейка все еще находится на испытании.

Эффект Q • Ячейка, в которой концентрации не соответствуют стандартным состояниям, будет продолжать разряжаться до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. • Значения Q никогда не бывают отрицательными. Для значений меньше 1, концентрация реагента выше, чем у продукта, и реакция смещается вправо, увеличивая Ecell по сравнению с Eocell. • Когда Q <1, [реагент]> [продукт], Ecell> Eocell. • Для значений Q больше 1, концентрация продукта выше, чем у реагента, и реакция смещается влево, уменьшая Ecell.• Когда Q> 1, [реагент] <[продукт], Ecell

Больше K и Q • В равновесии K = Q и Ecell = 0. • В равновесии компоненты в двух отсеках клетки имеют одинаковую свободную энергию, и DG = 0. • Клетка больше не может Выполнять работу!

Проблемы • Рассмотрим ячейку на основе реакции • Fe (s) + Cu2 + (водн.)  Fe2 + (водн.) + Cu (s) • Если [Cu2 +] = 0,30 M, то необходимое [Fe2 +] для увеличения Ecellby 0.25 В выше Eocellat 25oC?

Опишите ячейку на основе следующих полуреакций: • VO2 + + 2H + + e-VO2 + + h3O • Eo = 1,00 В • Zn2 + + 2e- Zn Eo = -0,76 В • где T = 25oC • [VO2 +] = 2,0 M • [H +] = 0,50 M • [VO2 +] = 0,01 M • [Zn2 +] = 0,1 M

Концентрационные ячейки • Концентрационные ячейки построены с точно такими же полуреакциями, с исключение разницы в концентрациях. • Напряжения обычно небольшие, так как электроны передаются от ячейки с более высокой концентрацией к ячейке с более низкой концентрацией.• Eocell = 0,00 В, но они никогда не относятся к стандартным условиям, потому что концентрации не стандартные (не 1 М). Векторные изображения Гальванический элемент

Гальванический элемент

Стоковые векторные изображения Гальванический элемент | Depositphotos® Простой электрохимический или гальванический элемент. Ячейка Даниэля. Набор различных электрических частейГальванический элементНабор различных электрических частейНабор различных электрических частейБесшовный черный фон электрической цепи.Бесшовный фон электрической цепи. Сухая ячейкаНабор иконок электроники. Бесшовный фон электрической цепи. Простая гальваническая куча, старинные гравюрыАккумулятор и лампаОбразец с радио-схемойЭлектрическая наука каракули бесшовный фон фонОбразец с радио-схемойБесшовный фон электрической цепи с подписями. Образец батареиЭлектрическая наука каракули бесшовные фон образцаЭлектромагнитЭлектролиз раствора сульфата меди с анодом из чистой меди и катодом из чистой меди.Фототранзистор, вектор лучший символ серая линия на белом фоне, Eps 10 Узел и катод, схема образования по научной физике, векторная иллюстрация, обозначенная схемойDaniell’s Cell, солевой мост версии векторные иллюстрацииБатареи для электроприборов Векторный icon плоский изолированные Плоский стиль иллюстрации. Вектор EPS 10. Гальваника или батарея, вектор лучший символ серая линия на белом фоне, EPS 10 Батарея, приводимая в движение концентрацией электролита, версия пористой вазыБатарея, управляемая концентрацией электролита, версия пористой вазы, клетка Дэниелла, версия вектора солевого мостаОдин значок — батарея. Вертикальные баннеры электрической схемы. Гальванический карандаш, старинная гравюра. Простая схема батареи. Аккумулятор. Первичные элементы или неперезаряжаемые батареи. Вторичные элементы или аккумуляторы. Автомобильный аккумулятор. Иллюстрация силы bank.vector. Концепции продажи батареи. Первичные элементы или неперезаряжаемые батареи. Вторичные элементы или аккумуляторы. Автомобильный аккумулятор. Векторная иллюстрация на белом и красном backgroundVoltaic карандаш, старинные гравированные иллюстрации. Magasin Pittoresque 1880 — Векторное изображение фототранзистора — набор реалистичных 3d иконок батареи — Вольтаический карандаш, старинная гравюра.Электрические науки каракули, электрические науки каракули, шаблон с радио схема, батарея и лампа на марке.

	Изделия этого производителя обладают значительной емкость и ресурсом, а также способны выдерживать эксплуатацию в экстремальном режиме.
	Мне нравится3Не нравится1
	Производитель высококачественных батарей и аккумуляторов. Элемент типа D прослужит значительно дольше, если на ее корпусе будет логотип этой компании.
	Мне нравится9Не нравится3
	Европейский производитель высококачественных батарей типа D.
	Мне нравится6Не нравится2
	Среди отечественных производителей рекомендуется выбирать продукцию под марками «Космос» и Maxell.
	Мне нравится4Не нравится1

	Разряд элементов питания этого типа осуществляется в течение продолжительного времени, поэтому их можно использовать в более мощных устройствах.
	Мне нравитсяНе нравится
	Батарейки этого производителя изготовлены по современным технологиям, обеспечивающим им значительную продолжительность работы.
	Мне нравитсяНе нравится
	Аккумудяторы и батарейки от известного европейского бренда, которые отличаются высокой энергоемкостью и стабильностью электроотдачи.
	Мне нравитсяНе нравится
	В торговой сети можно найти батарейки C-R14 1.5v от фирмы Кодак. Элементы от этого производителя специально предназначены для использования в мощных фотовспышках.
	Мне нравитсяНе нравится