የኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች (በአህጽሮት HIT) የድጋሚ ምላሽ ሃይል ወደ ኤሌክትሪክ ሃይል የሚቀየርባቸው መሳሪያዎች ናቸው። ሌሎች ስሞቻቸው ኤሌክትሮኬሚካላዊ ሴል, ጋልቫኒክ ሴል, ኤሌክትሮኬሚካል ሴል ናቸው. የሥራቸው መርህ እንደሚከተለው ነው-በሁለት ሬጀንቶች መስተጋብር ምክንያት, ከኤሌክትሪክ ቀጥተኛ ጅረት ኃይል ሲወጣ የኬሚካላዊ ምላሽ ይከሰታል. በሌሎች ወቅታዊ ምንጮች የኤሌክትሪክ ኃይል የማመንጨት ሂደት የሚከናወነው በባለብዙ ደረጃ እቅድ መሰረት ነው. በመጀመሪያ የሙቀት ኃይል ይለቀቃል, ከዚያም ወደ ሜካኒካል ኃይል ይቀየራል, ከዚያም ወደ ኤሌክትሪክ ኃይል ብቻ ነው. የኤችአይቲ ጥቅማ ጥቅሞች ነጠላ-ደረጃ ሂደት ነው ፣ ማለትም ፣ ኤሌክትሪክ ወዲያውኑ ማግኘት ፣ የሙቀት እና ሜካኒካል ኃይልን የማግኘት ደረጃዎችን በማለፍ።
ታሪክ
የመጀመሪያዎቹ የአሁን ምንጮች እንዴት ታዩ? የኬሚካላዊ ምንጮች በአሥራ ስምንተኛው ክፍለ ዘመን ለነበረው ጣሊያናዊ ሳይንቲስት - ሉዊጂ ጋልቫኒ ክብር ለመስጠት የጋለቫኒክ ሴሎች ይባላሉ. እሱ ሐኪም፣ አናቶሚስት፣ ፊዚዮሎጂስት እና የፊዚክስ ሊቅ ነበር። የእሱ አቅጣጫዎች አንዱምርምር ለተለያዩ የውጭ ተጽእኖዎች የእንስሳት ምላሽ ጥናት ነበር. ኤሌክትሪክ የማመንጨት ኬሚካላዊ ዘዴ በእንቁራሪቶች ላይ በተደረገው በአንዱ ሙከራ በጋልቫኒ በአጋጣሚ ተገኝቷል። በእንቁራሪው እግር ላይ ከተጋለጠው ነርቭ ጋር ሁለት የብረት ሳህኖችን አገናኘ. ይህ የጡንቻ መኮማተር አስከትሏል. ለዚህ ክስተት የጋልቫኒ የራሱ ማብራሪያ ትክክል አልነበረም። ነገር ግን የእሱ ሙከራዎች እና ምልከታዎች የአገሩ ልጅ አሌሳንድሮ ቮልታ በቀጣይ ጥናቶች ረድቶታል።
ቮልታ በእንቁራሪት ጡንቻ ቲሹ ጋር በተገናኘ በሁለት ብረቶች መካከል በተፈጠረ ኬሚካላዊ ምላሽ ምክንያት የኤሌክትሪክ ፍሰት መከሰት ጽንሰ-ሀሳብ በጽሑፎቹ ላይ ገልጿል። የመጀመሪያው የኬሚካል ወቅታዊ ምንጭ የዚንክ እና የመዳብ ሳህኖች በውስጡ የተጠመቁ የጨው መያዣ ይመስላል።
HIT በኢንዱስትሪ ደረጃ መመረት የጀመረው በአስራ ዘጠነኛው መቶ ክፍለ ዘመን ሁለተኛ አጋማሽ ላይ ሲሆን ለዚህም ምስጋና ይግባውና ፈረንሳዊው ሌክላንቼ በእሱ ስም የተሰየመው ዋናውን የማንጋኒዝ-ዚንክ ሴል በጨው ኤሌክትሮላይት ፈለሰፈ። ከጥቂት አመታት በኋላ፣ ይህ ኤሌክትሮኬሚካል ሴል በሌላ ሳይንቲስት የተሻሻለ ሲሆን እስከ 1940 ድረስ ብቸኛው ዋና የኬሚካል ወቅታዊ ምንጭ ነው።
ንድፍ እና የአሠራር መርህ HIT
የኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች መሳሪያ ሁለት ኤሌክትሮዶች (የመጀመሪያው ዓይነት ኮንዳክተሮች) እና በመካከላቸው የሚገኝ ኤሌክትሮላይት (የሁለተኛው ዓይነት ኮንዳክተር ወይም ionክ መሪ) ያካትታል። በመካከላቸው ባለው ድንበር ላይ የኤሌክትሮኒክስ አቅም ይነሳል. የሚቀንሰው ኤጀንት ኦክሳይድ ያለበት ኤሌክትሮድአኖድ ተብሎ የሚጠራው, እና ኦክሳይድ ኤጀንቱ የሚቀንስበት ካቶድ ይባላል. ከኤሌክትሮላይት ጋር አብረው የኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓቱን ይመሰርታሉ።
በኤሌክትሮዶች መካከል ያለው የዳግም ምላሽ ውጤት የኤሌትሪክ ጅረት መፈጠር ነው። እንዲህ ባለው ምላሽ ጊዜ የሚቀንሰው ኤጀንቱ ኦክሳይድ ይደረግበታል እና ኤሌክትሮኖችን ወደ ኦክሳይድ ኤጀንት ይለግሳል, እሱም ይቀበላል እና በዚህም ይቀንሳል. በካቶድ እና በአኖድ መካከል ያለው ኤሌክትሮላይት መኖሩ ለምላሹ አስፈላጊ ሁኔታ ነው. ዱቄቶችን ከሁለት የተለያዩ ብረቶች በቀላሉ ካዋሃዱ ኤሌክትሪክ አይለቀቅም ሁሉም ሃይል በሙቀት መልክ ይለቀቃል። የኤሌክትሮል ሽግግር ሂደትን ለማቀላጠፍ ኤሌክትሮላይት ያስፈልጋል. ብዙ ጊዜ፣ የጨው መፍትሄ ወይም መቅለጥ ነው።
ኤሌክትሮዶች የብረት ሳህኖች ወይም ፍርግርግ ይመስላሉ። በኤሌክትሮላይት ውስጥ ሲጠመቁ የኤሌክትሪክ እምቅ ልዩነት በመካከላቸው ይነሳል - ክፍት ዑደት ቮልቴጅ. አኖድ ኤሌክትሮኖችን የመለገስ አዝማሚያ አለው, ካቶድ ግን እነሱን ለመቀበል ይሞክራል. ኬሚካላዊ ምላሾች በላያቸው ላይ ይጀምራሉ. ወረዳው ሲከፈት ይቆማሉ, እና እንዲሁም ከ reagents አንዱ ጥቅም ላይ ሲውል. የወረዳው መከፈት የሚከሰተው ከኤሌክትሮዶች ወይም ከኤሌክትሮላይቶች ውስጥ አንዱ ሲወጣ ነው።
የኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓቶች ቅንብር
የኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች ኦክሲጅን የያዙ አሲዶችን እና ጨዎችን፣ ኦክሲጅንን፣ ሃሎይድን፣ ከፍተኛ ብረት ኦክሳይድን፣ ናይትሮጂን ውህዶችን እና የመሳሰሉትን እንደ ኦክሳይድ ወኪሎች ይጠቀማሉ።እና የሃይድሮካርቦን ውህዶች. ኤሌክትሮላይቶች እንዴት ጥቅም ላይ ይውላሉ፡
- የአሲድ፣ አልካላይስ፣ ሳላይን እና የመሳሰሉት የውሃ መፍትሄዎች
- የውሃ ያልሆኑ መፍትሄዎች ከ ionic conductivity ጋር፣ ጨዎችን በኦርጋኒክ ወይም ኦርጋኒክ ባልሆኑ ፈሳሾች ውስጥ በማሟሟት የሚገኝ።
- ቀለጠ ጨው።
- ጠንካራ ውህዶች ከአይዮን ጥልፍልፍ ጋር አንድ ion ተንቀሳቃሽ የሆነበት።
- ማትሪክስ ኤሌክትሮላይቶች። እነዚህ ፈሳሽ መፍትሄዎች ወይም ማቅለጥ በጠንካራ የማይመራ አካል ቀዳዳ ውስጥ የሚገኙ - ኤሌክትሮን ተሸካሚ።
- Ion-exchange electrolytes። እነዚህ ተመሳሳይ ምልክት ያላቸው ቋሚ ionogenic ቡድኖች ያላቸው ጠንካራ ውህዶች ናቸው. የሌላው ምልክት ionዎች ተንቀሳቃሽ ናቸው. ይህ ንብረት የእንደዚህ አይነቱን ኤሌክትሮላይት ዩኒፖላር እንቅስቃሴ ያደርገዋል።
የጋልቫኒክ ባትሪዎች
የኬሚካል የአሁን ምንጮች የጋላቫኒክ ህዋሶችን - ህዋሶችን ያቀፈ ነው። ከእነዚህ ሴሎች ውስጥ በአንዱ ውስጥ ያለው ቮልቴጅ ትንሽ ነው - ከ 0.5 እስከ 4 ቪ. እንደ አስፈላጊነቱ, በ HIT ውስጥ የጋለቫኒክ ባትሪ ጥቅም ላይ ይውላል, በርካታ ተከታታይ ተያያዥ ሴሎችን ያካትታል. አንዳንድ ጊዜ የበርካታ አካላት ትይዩ ወይም ተከታታይ ትይዩ ግንኙነት ጥቅም ላይ ይውላል። ተመሳሳይ የሆኑ የመጀመሪያ ደረጃ ሴሎች ወይም ባትሪዎች ብቻ ሁልጊዜ በተከታታይ ዑደት ውስጥ ይካተታሉ። ተመሳሳይ መመዘኛዎች ሊኖራቸው ይገባል: ኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓት, ዲዛይን, የቴክኖሎጂ አማራጭ እና መደበኛ መጠን. ለትይዩ ግንኙነት፣ የተለያየ መጠን ያላቸውን አባሎችን መጠቀም ተቀባይነት አለው።
HIT ምደባ
የአሁኑ የኬሚካል ምንጮች በሚከተሉት ይለያያሉ፡
- መጠን፤
- ዲዛይኖች፤
- ሪጀንቶች፤
- የኃይል-የሚፈጥር ምላሽ ተፈጥሮ።
እነዚህ መለኪያዎች ለአንድ የተወሰነ መተግበሪያ ተስማሚ የሆኑትን የHIT አፈጻጸም ባህሪያት ይወስናሉ።
የኤሌክትሮኬሚካል ንጥረነገሮች ምደባ በመሳሪያው አሠራር መርህ ላይ ባለው ልዩነት ላይ የተመሰረተ ነው. በእነዚህ ባህሪያት ላይ በመመስረት የሚከተሉትን ይለያሉ፡
- ዋና የኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች የሚጣሉ ንጥረ ነገሮች ናቸው። በምላሹ ጊዜ የሚበላው የተወሰነ የሪኤጀንቶች አቅርቦት አላቸው። ሙሉ በሙሉ ከተለቀቀ በኋላ, እንዲህ ዓይነቱ ሕዋስ ተግባሩን ያጣል. በሌላ መንገድ, የመጀመሪያ ደረጃ ኤችአይቲዎች galvanic cells ይባላሉ. በቀላሉ እነሱን መጥራት ትክክል ይሆናል - ንጥረ ነገር። በጣም ቀላሉ የዋና የኃይል ምንጭ ምሳሌዎች "ባትሪዎች" A-A ናቸው።
- ዳግም ሊሞሉ የሚችሉ የኬሚካል የአሁን ምንጮች - ባትሪዎች (ሁለተኛ ደረጃ፣ ሊቀለበስ የሚችል HIT ይባላሉ) እንደገና ጥቅም ላይ ሊውሉ የሚችሉ ህዋሶች ናቸው። በባትሪው ውስጥ ካለው የውጭ ዑደት በተቃራኒ አቅጣጫ ያለውን ፍሰት በማለፍ ፣ ሙሉ በሙሉ ከተለቀቀ በኋላ ፣ ያወጡት ሬጀንቶች እንደገና ይታደሳሉ ፣ እንደገና የኬሚካል ኃይልን (በመሙላት) ይሰበስባሉ። ከውጫዊ ቋሚ የአሁኑ ምንጭ የመሙላት ችሎታ ምስጋና ይግባውና ይህ መሳሪያ ለረጅም ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላል, ለመሙላት እረፍቶች. የኤሌክትሪክ ኃይል የማመንጨት ሂደት የባትሪ መውጣት ይባላል. እንደነዚህ አይነት ኤችአይቲዎች ለብዙ ኤሌክትሮኒክስ መሳሪያዎች (ላፕቶፖች፣ ሞባይል ስልኮች፣ ወዘተ.) ባትሪዎችን ያካትታሉ።
- የሙቀት ኬሚካላዊ ምንጮች - ተከታታይ መሳሪያዎች። አትበስራቸው ሂደት ቀጣይነት ያለው የአዳዲስ ክፍሎች ፍሰት እና የምላሽ ምርቶችን የማስወገድ ሂደት አለ።
- የተዋሃዱ (ከፊል-ነዳጅ) ጋላቫኒክ ህዋሶች የአንዱ ሪጀንቶች ክምችት አላቸው። ሁለተኛው ከውጭ ወደ መሳሪያው ውስጥ ይመገባል. የመሳሪያው ህይወት በመጀመርያው ሬጀንት አቅርቦት ላይ የተመሰረተ ነው. ከውጪ ምንጭ በማለፍ ቻርሳቸውን መመለስ ከተቻለ የኤሌክትሪክ ጅረት ጥምር ኬሚካላዊ ምንጮች እንደ ባትሪ ያገለግላሉ።
- በሜካኒካል ወይም በኬሚካል ሊታደስ የሚችል ዳግም ሊሞሉ የሚችሉ። ለእነሱ ሙሉ በሙሉ ከተለቀቀ በኋላ የወጪውን ሬጀንቶች በአዲስ ክፍሎች መተካት ይቻላል. ማለትም፣ ቀጣይነት ያላቸው መሳሪያዎች አይደሉም፣ ነገር ግን፣ እንደ ባትሪዎች፣ በየጊዜው ይሞላሉ።
HIT ባህሪያት
የኬሚካላዊ የኃይል ምንጮች ዋና ዋና ባህሪያት የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- የክፍት ወረዳ ቮልቴጅ (ORC ወይም የመልቀቂያ ቮልቴጅ)። ይህ አመላካች, በመጀመሪያ, በተመረጠው ኤሌክትሮኬሚካላዊ ስርዓት (የመቀነሻ ወኪል, ኦክሳይድ ኤጀንት እና ኤሌክትሮላይት ጥምረት) ይወሰናል. እንዲሁም NRC በኤሌክትሮላይት ክምችት፣ በፈሳሽ መጠን፣ በሙቀት መጠን እና በሌሎችም ተጽዕኖ ይደርስበታል። NRC በHIT በኩል በሚያልፍበት ዋጋ ላይ ይወሰናል።
- ኃይል።
- የፍሰት ፍሰት - በውጫዊው ወረዳ መቋቋም ላይ የተመሰረተ ነው።
- አቅም - ኤችአይቲው ሙሉ በሙሉ ሲወጣ የሚሰጠው ከፍተኛው የኤሌክትሪክ መጠን።
- የኃይል መጠባበቂያ - መሳሪያው ሙሉ በሙሉ ሲወጣ የሚቀበለው ከፍተኛ ኃይል።
- የኃይል ባህሪያት። ለባትሪዎች፣ ይህ በመጀመሪያ ደረጃ፣ አቅምን ወይም ቮልቴጅን (ንብረትን) መሙላት ሳይቀንስ የተረጋገጠ የኃይል መሙያ ዑደቶች ብዛት ነው።
- የሙቀት አሠራር ክልል።
- የመደርደሪያ ሕይወት በመሣሪያው ማምረት እና በመጀመሪያ በሚለቀቅበት ጊዜ መካከል የሚፈቀደው ከፍተኛው ጊዜ ነው።
- ጠቃሚ ህይወት - የሚፈቀደው ከፍተኛው ጠቅላላ የማከማቻ እና የስራ ጊዜ። ለነዳጅ ሴሎች፣ ቀጣይነት ያለው እና የሚቆራረጥ የአገልግሎት ህይወት አስፈላጊ ነው።
- ጠቅላላ ሃይል በህይወት ዘመን ተበላሽቷል።
- ሜካኒካል ጥንካሬ ከንዝረት፣ድንጋጤ፣ወዘተ።
- በማንኛውም ቦታ የመሥራት ችሎታ።
- አስተማማኝነት።
- ቀላል ጥገና።
HIT መስፈርቶች
የኤሌክትሮኬሚካል ህዋሶች ንድፍ በጣም ቀልጣፋ ምላሽ ለመስጠት ምቹ ሁኔታዎችን ማቅረብ አለበት። እነዚህ ሁኔታዎች የሚከተሉትን ያካትታሉ፡
- የአሁኑን መፍሰስ መከላከል፤
- እንኳን መስራት፤
- ሜካኒካል ጥንካሬ (ጥብቅነትን ጨምሮ)፤
- የሪጀንቶች መለያየት፤
- በኤሌክትሮዶች እና ኤሌክትሮላይቶች መካከል ጥሩ ግንኙነት፤
- የአሁኑን ከምላሽ ዞን ወደ ውጫዊው ተርሚናል በትንሹ ኪሳራዎች መበተን።
የአሁኑ የኬሚካል ምንጮች የሚከተሉትን አጠቃላይ መስፈርቶች ማሟላት አለባቸው፡
- የተወሰኑ መለኪያዎች ከፍተኛ እሴቶች፤
- ከፍተኛው የክወና ሙቀት ክልል፤
- ትልቁ ውጥረት፤
- ዝቅተኛው ወጪየኃይል አሃዶች;
- የቮልቴጅ መረጋጋት፤
- የክፍያ ደህንነት፤
- ደህንነት፤
- ጥገና ቀላል ነው፣ እና ምንም አያስፈልገኝም።
- ረጅም የአገልግሎት ዘመን።
ብዝበዛ HIT
የመጀመሪያዎቹ የጋላቫኒክ ህዋሶች ዋነኛው ጠቀሜታ ምንም አይነት ጥገና የማያስፈልጋቸው መሆኑ ነው። እነሱን መጠቀም ከመጀመርዎ በፊት መልክን, ጊዜው የሚያበቃበትን ቀን ማረጋገጥ በቂ ነው. በሚገናኙበት ጊዜ ፖሊሪቲውን ለመመልከት እና የመሳሪያውን እውቂያዎች ትክክለኛነት ማረጋገጥ አስፈላጊ ነው. የበለጠ ውስብስብ የኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች - ባትሪዎች, የበለጠ ከባድ እንክብካቤ ያስፈልጋቸዋል. የጥገናቸው ዓላማ የአገልግሎት ህይወታቸውን ከፍ ለማድረግ ነው. ባትሪውን መንከባከብ፡
ነው
- ንፁህ ሁን፤
- የክፍት ወረዳ ቮልቴጅ ክትትል፤
- የኤሌክትሮላይት ደረጃን መጠበቅ (የተጣራ ውሃ ብቻ ለመሙላት ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል)፤
- የኤሌክትሮላይት ትኩረትን መቆጣጠር (ሀይድሮሜትር በመጠቀም - የፈሳሽ መጠንን ለመለካት ቀላል መሳሪያ)።
የጋለቫኒክ ህዋሶችን በሚሰሩበት ጊዜ የኤሌክትሪክ ዕቃዎችን ደህንነቱ የተጠበቀ አጠቃቀምን የሚመለከቱ ሁሉም መስፈርቶች መከበር አለባቸው።
የኤችአይቲ ምደባ በኤሌክትሮኬሚካል ሲስተም
የኬሚካላዊ ወቅታዊ ምንጮች ዓይነቶች፣ በስርዓቱ ላይ በመመስረት፡
- ሊድ (አሲድ)፤
- ኒኬል-ካድሚየም፣ ኒኬል-ብረት፣ ኒኬል-ዚንክ፤
- ማንጋኒዝ-ዚንክ፣ መዳብ-ዚንክ፣ ሜርኩሪ-ዚንክ፣ ዚንክ ክሎራይድ፤
- ብር-ዚንክ፣ብር-ካድሚየም፤
- አየር-ብረት;
- ኒኬል-ሃይድሮጅን እና ብር-ሃይድሮጅን፤
- ማንጋኒዝ-ማግኒዥየም፤
- ሊቲየም ወዘተ።
ዘመናዊ የHIT
መተግበሪያ
የአሁኑ የኬሚካል ምንጮች በሚከተሉት ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ፡
- ተሽከርካሪዎች፤
- ተንቀሳቃሽ እቃዎች፤
- ወታደራዊ እና የጠፈር ቴክኖሎጂ፤
- የሳይንሳዊ መሳሪያዎች፤
- መድሃኒት (pacemakers)።
በዕለት ተዕለት ሕይወት ውስጥ የተለመዱ የHIT ምሳሌዎች፡
- ባትሪዎች (ደረቅ ባትሪዎች)፤
- ባትሪዎች ለተንቀሳቃሽ የቤት እቃዎች እና ኤሌክትሮኒክስ እቃዎች፤
- የማይቋረጥ የኃይል አቅርቦቶች፤
- የመኪና ባትሪዎች።
የሊቲየም ኬሚካል ወቅታዊ ምንጮች በተለይ በስፋት ጥቅም ላይ ይውላሉ። ይህ የሆነበት ምክንያት ሊቲየም (ሊ) ከፍተኛው የተወሰነ ኃይል ስላለው ነው። እውነታው ግን ከሁሉም ብረቶች መካከል በጣም አሉታዊ ኤሌክትሮድስ አቅም አለው. የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች (LIA) በተለየ ኃይል እና ኦፕሬቲንግ ቮልቴጅ ከሌሎች ሲፒኤስ ቀድመው ይገኛሉ። አሁን ቀስ በቀስ አዲስ አካባቢን - የመንገድ ትራንስፖርትን እየተቆጣጠሩ ነው. ወደፊት ከሊቲየም ባትሪዎች መሻሻል ጋር የተያያዘ የሳይንስ ሊቃውንት እድገት ወደ እጅግ በጣም ቀጫጭን ዲዛይኖች እና ትላልቅ የከባድ ባትሪ ባትሪዎች ይሸጋገራል።
