Galvanický článek – Wikipedie

Galvanický prvek – chemický zdroj elektrického proudu založený na interakci dvou kovů a/nebo jejich oxidů v elektrolytu, vedoucí ke vzniku elektrického proudu v uzavřeném okruhu. Pojmenován po Luigi Galvani. K přechodu chemické energie na elektrickou dochází v galvanických článcích.

Historie studia galvanických procesů [editovat]

Fenomén vzniku elektrického proudu při kontaktu mezi různými kovy objevil italský fyziolog, profesor medicíny na univerzitě v Bologni Luigi Galvani v roce 1786. Galvani popsal proces kontrakce svalů zadních nohou čerstvě preparované žáby, upevněné na měděných hácích, při dotyku ocelovým skalpelem. Pozorování objevitel interpretoval jako projev „živočišné elektřiny“.

Italský fyzik a chemik Alessandro Volta, zaujatý Galvaniho experimenty, spatřil zcela nový jev – vznik toku elektrických nábojů. A. Volta ověřil Galvaniho pohled na věc, provedl řadu experimentů a dospěl k závěru, že příčinou svalové kontrakce není „živočišná elektřina“, ale přítomnost řetězce různých vodičů v kapalině. Na potvrzení A. Volta nahradil žabí tlapku elektrometrem, který vynalezl, a všechny akce zopakoval. V roce 1800 A. Volta poprvé veřejně oznámil své objevy na zasedání Londýnské královské společnosti, že vodič druhé třídy (kapalina) je uprostřed a přichází do styku se dvěma vodiči první třídy vyrobenými ze dvou různých kovů. V důsledku toho vzniká elektrický proud jednoho nebo druhého směru. V roce 1802 ruský vědec Petrov použil galvanický článek k vytvoření elektrického oblouku.

Typy elektrod [editovat]

Galvanický článek obsahuje elektrody. Elektrody jsou:

Oboustranné elektrody [editovat]

• Elektrody 1. typu jsou elektrody sestávající z kovu ponořeného do roztoku jeho soli;
• Elektrody 2. typu – elektroda sestávající z kovu ponořeného do roztoku jeho nerozpustné soli, který obsahuje společný anion s nerozpustnou solí (chloridová elektroda stříbrná, kalomelová elektroda, elektrody z oxidu kovu);
• Elektrody 3. typu jsou elektrody sestávající ze dvou nerozpustných sraženin elektrolytu, v méně rozpustné je kation, který se tvoří z kovu elektrody, a v rozpustnější je společný anion s první sraženinou;
• Plynové elektrody jsou elektrody sestávající z neaktivního kovu v roztoku a plynu (kyslíková elektroda, vodíková elektroda);
• Amalgámové elektrody jsou elektrody sestávající z roztoku kovu ve rtuti;
• Redoxní elektrody jsou elektrody skládající se z neaktivního kovu (feri-ferro elektroda, chinhydronová elektroda).

Iontově selektivní membránové elektrody [editovat]

• Elektrody s iontoměničovou membránou s pevnými náboji – skleněná elektroda;
• Elektrody sestávající z iontoměničů spojených s kapalinou;
• Elektrody s membránou na bázi membránově aktivních komplexonů;
• Elektrody s mono- a polykrystalickými membránami.

Charakteristiky galvanických článků [editovat]

Galvanické články se vyznačují elektromotorickým napětím, kapacitou, energií, kterou mohou dodat externímu obvodu, a trvanlivostí.

• Elektromotorická síla (EMF) galvanického článku závisí na materiálu elektrod a složení elektrolytu. EMF je popsána termodynamickými funkcemi probíhajících elektrochemických procesů ve formě Nernstovy rovnice.
• Kapacita prvku je množství elektřiny, které zdroj proudu vydává během vybíjení. Kapacita závisí na množství činidel uložených ve zdroji a stupni jejich přeměny a klesá s klesající teplotou nebo rostoucím vybíjecím proudem.
• Energie galvanického článku se číselně rovná součinu jeho kapacity a napětí. Se zvyšujícím se množstvím činidla v článku a do určité meze, se zvyšující se teplotou, energie roste. Zvýšení vybíjecího proudu energii snižuje.
• Skladovatelnost je doba skladovatelnosti prvku, během níž zůstávají jeho vlastnosti v rámci stanovených limitů. Skladovatelnost prvku klesá s rostoucí teplotou skladování.

Klasifikace galvanických článků [editovat]

Použité baterie různých typů a velikostí

Galvanické primární články — jedná se o zařízení pro přímou přeměnu chemické energie, činidel v nich obsažených (oxidačního a redukčního činidla), na energii elektrickou. Činidla obsažená ve zdroji se během jeho provozu spotřebovávají a po spotřebování činidel činnost ustává. Příkladem galvanického článku je Danielův-Jacobiho článek.

Mangan-zinkové prvky, které neobsahují roztok elektrolytu (suché prvky, baterie), se hojně používají. V Leclanchových solných článcích tedy zinková elektroda slouží jako katoda, elektroda vyrobená ze směsi oxidu manganičitého s grafitem jako anoda a grafit jako sběrač proudu. Elektrolyt je pasta z roztoku chloridu amonného s přídavkem mouky nebo škrobu jako zahušťovadla.

Alkalické mangan-zinkové články, které jako elektrolyt používají pastu na bázi hydroxidu draselného, mají řadu výhod, včetně výrazně větší kapacity, lepšího výkonu při nízkých teplotách a vysokých zatěžovacích proudech.

Solné a alkalické články se široce používají k napájení rádiových zařízení a různých elektronických zařízení.

Li-ion baterie pro mobilní telefony

Sekundární zdroje proudu (baterie) — jedná se o zařízení, ve kterých se elektrická energie z externího zdroje proudu přeměňuje na chemickou energii a akumuluje se a chemická energie se přeměňuje zpět na elektrickou energii. Jednou z nejběžnějších baterií je olověná (nebo kyselá). Elektrolytem je 25–30% roztok kyseliny sírové. Elektrody kyselé baterie jsou olověné mřížky naplněné oxidem olovnatým, který se při interakci s elektrolytem přeměňuje na PbSOXNUMX₄.

Existují také alkalické baterie. Nejpoužívanější jsou nikl-kadmiové a nikl-metalhydridové baterie, ve kterých jako elektrolyt slouží KOH.

Různá elektronická zařízení (mobilní telefony, tablety, notebooky) využívají především lithium-iontové a lithium-polymerové baterie, vyznačující se vysokou kapacitou a absencí paměťového efektu.

Elektrochemické generátory (palivové články) – jedná se o prvky, ve kterých dochází k přeměně chemické energie na energii elektrickou. Oxidační činidlo a redukční činidlo jsou uloženy mimo článek a během provozu jsou nepřetržitě a odděleně přiváděny k elektrodám. Během provozu palivového článku se elektrody nespotřebovávají. Redukčním činidlem je vodík (H₂), methanol (CH₃OH), metan (CH₄) v kapalném nebo plynném skupenství. Oxidačním činidlem je obvykle atmosférický kyslík nebo čistý kyslík. V kyslíko-vodíkovém palivovém článku s alkalickým elektrolytem se chemická energie přeměňuje na elektrickou energii. Elektrárny se používají na kosmických lodích, dodávají energii kosmické lodi a astronautům.

Aplikace[editovat]

• baterie používá se v poplašných systémech, baterkách, hodinách, kalkulačkách, audiosystémech, hračkách, rádiích, automobilovém vybavení, dálkových ovladačích.
• Baterie Používají se ke startování motorů automobilů a lze je také využít jako dočasné zdroje elektřiny v místech vzdálených od obydlených oblastí.
• Palivové články používá se při výrobě elektrické energie (na elektrárnách), nouzové zdroje energie, autonomní napájení, doprava, palubní napájení, mobilní zařízení.

Viz také [upravit]

• Palivové články
• Elektrochemie
• Elektrická baterie
• Chemický zdroj proudu

literatura[editovat]

• Achmetov N. S. Obecná a anorganická chemie
• Aksenovich L. A. Fyzika na střední škole: Teorie. Úkoly.
• Eremin V.V., Kargov S.I., Uspenskaya I.A., Kuzmenko N.E., Lunin V.V. Základy fyzikální chemie. Teorie a úkoly: učebnice pro vysoké školy

Odkazy [upravit]

• Galvanické články a baterie // Encyklopedický slovník Brockhause a Efrona: v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). – Petrohrad. , 1890—1907.
• http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_tech/268
• Galvanický článek – článek z Velké sovětské encyklopedie.
• http://www.xumuk.ru/encyklopedia/914.html

Článek můžete vylepšit poskytnutím přesnějších citací svých zdrojů.