Делал батарейку с "вечными электродами". Суть такова: в кирпичном доме с толщиной стен 55см меня просверлена наружу дырка для паяльной вытяжки. В метровую бюретку с двух сторон вставлял медные электроды. Залил раствор медного купороса. Одним концом на мороз, другой в комнате. На холодном конце получается ниже концентрация раствора купороса. По цепи идёт ток и перенос металла с одного электрода на другой. Поэтому надо периодически бюретку переворачивать.
Но самая "злобная" батарейка получается если в качестве электролита брать раствор медный купорос + поваренная соль, в которой платы травлю. Один электрод графитовый, другой - любой металл, хоть медь, хоть ложка из нержавейки и даже обручальное кольцо 585 пробы.
это не батарейка уже а дешёвый эл хим ТЭГ , эдс будет зависеть от разницы температур а ток от теплопроводности ТЭГ а ) причём тут вообще батарейка ?
Солевые первичные химические источники тока
1. Электрохимическая энергетика Лекции 7-8. Первичные химические источники тока
2. Многоступенчатый и прямой способы преобразования химической энергии
3. ХИМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА (ХИТ)  устройство, в котором химическая энергия пространственно разделенного взаимодействия окислителя и восстановителя напрямую превращается в электрическую энергию
4. Простейшая схема ХИТ (-) восстановитель| электролит | окислитель (+) Электрод - проводник первого рода, находящийся в контакте с ионным проводником Анод - электрод, на котором протекает окисление восстановителя Катод - электрод, на котором протекает восстановление окислителя Совокупность окислителя, восстановителя и ионного проводника называется электрохимической системой.
5. Классификация ХИТ 1. Первичные (гальванические элементы) – содержат ограниченный запас активных веществ (окислителя и восстановителя), входящих в состав расходуемых электродов – после полного расходования активных веществ становятся неработоспособными и требуют замены новыми – одноразового использования
6. Классификация ХИТ 2. Вторичные (аккумуляторы) – после израсходования активных масс могут быть приведены в рабочее состояние пропусканием электрического тока через элемент в обратном направлении – многоразового использования
7. Классификация ХИТ 3. Топливные элементы – электроды являются нерасходуемыми и не изменяются при работе – активные вещества хранятся вне элемента и подаются в него в процессе работы – работает, пока к электродам подаются активные вещества
8. Первичные ХИТ
9. Открытие ХИТ: опыты Луиджи Гальвани
10. ВИДЕО: опыты Гальвани
11. Открытие ХИТ: гальваническая батарея Алессандро Вольта
12. ВИДЕО: Вольтов столб
13. Принцип работы медно-цинкового гальванического элемента Вольта  на цинковом аноде протекает реакция окисления цинка: Zn – 2e– ® Zn2+  на медном катоде протекает реакция восстановления ионов водорода: 2H+ + 2e– ® H2  суммарная реакция в элементе: Zn + 2H+ ® Zn2+ + H2.
14. Элемент Даниеля-Якоби Джон Фредерик Даниель Борис Семенович Якоби Анод: Zn – 2e– ® Zn2+ Катод: Zn + Cu2+ ® Zn2+ + Cu Cu2+ + 2e– ® Cu
15. Напряжение электрохимической цепи (на примере элемента Даниеля-Якоби) Е = Ек – Еа (к) (а) Zn + Cu2+ ® Zn2+ + Cu
16. Электродный потенциал  напряжение цепи, составленной из исследуемого электрода и стандартного водородного электрода  водородный электрод: платиновая пластинка, покрытая платиновой чернью, насыщенной газообразным водородом при давлении 1,01Ч105 Па (1 атм.), и погруженная в раствор, содержащий ионы H+ с термодинамической активностью a = 1; на нем протекает реакция 2H+ + 2e– ® H2
17. Уравнение Нернста
18. Изменение энергии Гиббса токообразующей реакции Zn + Cu2+ ® Zn2+ + Cu F = 96485 Кл/моль (число Фарадея), n – число электронов, участвующих в токобразующей реакции
19. Реальное напряжение элемента - напряжение разомкнутой цепи (НРЦ)  Uнрц < Е, если на электродах не устанавливаются равновесные потенциалы Ек и Еа из-за протекания побочных реакций, кроме основной реакции, для которой был проведен термодинамический расчет  побочные реакции вредны, т.к. вызывают дополнительный расход реагентов и снижают напряжение элемента
20. Реальное напряжение работающего элемента U = E - DE - I∙R - I∙r DE – поляризация электродов, DE = DEк + DEа R – сопротивление электролита r – внутреннее сопротивление элемента I – сила тока
21. Виды электродной поляризации DE = DEконц + DEэх + DEкрист + DEхим DEконц – концентрационная DEэх – электрохимическая DEкрист – кристаллизационная DEхим – химическая
22. Концентрационная поляризация  вызывается замедленностью стадий подвода реагентов к электродам и отвода продуктов реакции  на примере медного катода в элементе Даниеля-Якоби: – при прохождении тока концентрация ионов Cu2+ на поверхности электрода уменьшается – катодный потенциал в соответствии становится все более отрицательным – в итоге снижается напряжение в элементе
23. Способы снижения концентрационной поляризации  свежие порции реагента (например, ионов меди) поступают из раствора к электроду разными способами: в результате диффузии, конвекции, миграции  чем больше скорость этих процессов (например, чем интенсивнее перемешивание), тем меньше концентрационная поляризация
24. Электрохимическая поляризация  обусловлена замедленностью собственно электрохимической реакции Ox + ze -> Red – перенос электронов на поверхности электрода осуществляется не мгновенно, а с конечной скоростью – чтобы переносить электроны на окисленные соединения с заданной скоростью (т.е. при данной плотности тока i = I/S, S-площадь электрода), необходимо преодолеть энергетический барьер - энергию активации электродной реакции  при малых плотностях тока i = I/S (S- площадь электрода) электрохимическая поляризация равна
25. Способы снижения электрохимической поляризации  уменьшение рабочей плотности тока i – Увеличить S  увеличение тока обмена i0 – Увеличить T – Увеличить концентрации реагентов – Применить электрокатализаторы
26. Другие виды поляризации электродов  Кристаллизационная – Обусловлена замедленностью образования (разрушения) фазы на электроде  Химическая – Возникает, если электродный процесс сложный и включает медленные химические стадии
27. "Рецепт" изготовления гальванического элемента из лимона (видео) "Разрежьте лимон острым ножом поперек. Воткните в мякоть по кусочку медной и цинковой проволоки. У вас получится маленькая гальваническая батарея, дающая хотя очень слабый, но оказывающий некоторое физиологическое действие электрический ток (ж. "Природа и люди", 1909 г.)
28. ВИДЕО
29. МЦ-элементы с солевым электролитом – основной тип первичных ХИТ  Ежегодно производится более 10 млрд. МЦ- элементов  Удачное сочетание качеств: – Дешевизна – Хорошие электрические показатели – Приемлемая сохраняемость – Удобство в эксплуатации
30. Элемент Лекланше (wet)
31. Элемент Лекланше (wet)
32. Элемент Лекланше (dry)
33. Активные вещества МЦ-элементов  Катод: – Двуокись марганца MnO2  Анод: – Цинк Zn  Электролит – Загущенный водный раствор NH4Cl + ZnCl2
34. Процессы на КАТОДЕ  Электрохимическое восстановление MnO2 MnO2 + H+ + e ® MnOOH лимитируется диффузией электронов и протонов с поверхности вглубь зерна MnO2.  В результате образуется гомогенная фаза переменного состава yMnOOH×(1-y)MnO2.
35. Процессы на АНОДЕ 1. Окисление цинка с образованием ионов Zn2+ 2. По мере увеличения вблизи анода концентрации ионов цинка усиливается их гидролиз, вследствие чего снижается рН: Zn2+ + H2O ® Zn(OH)+ + H+ 1. Ионы цинка диффундируют в зоны с большим рН, выпадая в виде гидроксида Zn(OH)2 или комплексов ZnCl2×xZn(OH)2
36. Процессы на АНОДЕ 4. Ионы аммония (из NH4Cl) частично разлагаются с образованием свободного аммиака 5. Образуется осадок
Cl, увеличивается внутреннее сопротивление элемента
37. Токообразующие реакции (в грубом приближении)  Вариант 1 Zn + 2MnO2 + 2H2O ® 2MnOOH + Zn(OH)2  Вариант 2 Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl ® Cl + 2MnOOH
38. Напряжение разомкнутой цепи МЦ- элементов  От 1,55 до 1,85 В  При длительном хранении постепенно снижается из-за явлений саморазряда
39. Саморазряд МЦ-элементов ! Оба электрода термодинамически неустойчивы и могут взаимодействовать с водными растворами с выделением водорода (Zn) и кислорода (MnO2) ! Коррозия цинка приводит к образованию осадков, увеличивающих сопротивление элемента, рабочее напряжение снижается ! MnO2 может взаимодействовать с загустителями электролита и окислять их, при этом снижается емкость катода ! Причиной снижения емкости может быть высыхание электролитной пасты
40. Возможность многократного использования МЦ-элементов  МЦ-элементы допускают некоторое количество зарядно-разрядных циклов при условии, что во время разряда используется не более 25% емкости  Заряд должен начинаться сразу после разряда  При циклировании МЦ-элементов резко снижается срок их службы  Возможен разрыв МЦ-элемента при заряде
41. Конструкция МЦ-элементов  1 – изолирующая прокладка; 2 – бесшовный цинковый стаканчик (отрицательный электрод); 3 – изолированная металлическая оболочка; 4 – пористый разделительный стаканчик; 5 – графитовый стержень (положительный электрод); 6 – деполяризующая смесь; 7 – пастообразный электролит; 8 – пространство для расширения; 9 – запрессованные прокладки; 10 – полимерный герметик; 11 – металлическая крышка; 12 – изолирующая прокладка; 13 – металлический колпачок.
42. Катод  Пиролюзит b-MnO2 (наиболее дешевая модификация; почти не подвергается самопроизвольному разложению)  Активированный высокопористый пиролюзит g- MnO2 (повышает напряжение МЦ-элемента)  Электролитический g-MnO2 (отличается высокой степенью чистоты и высокой активностью)  Искусственный h-MnO2 (получают химическим путем; повышает стабильность напряжения МЦ- элемента)
43. Анод  Цинк с чистотой не менее 99,94%, обладающий относительно высокой коррозионной стойкостью  Допускаются примеси металлов, на которых низка скорость выделения водорода (Cd, Pb)
44. Электролит  NH4Cl – Повышение концентрации увеличивает электропроводность, но одновременно снижает рН, что ускоряет коррозию цинка  ZnCl2 – В присутствии хлорида цинка электролит загустевает быстрее – Обладает буферными свойствами  Загустители, крахмал  В МЦ-элементы, предназначенные для работы при низких температурах, добавляют CaCl2 или LiCl
45. Марганцево-воздушно-цинковые (МВЦ) элементы  MnOOH, образующийся при разряде MnO2 в МЦ-элементе, может вновь окисляться кислородом воздуха до смешанной фазы, богатой MnO2  Сажа и графит способны адсорбировать кислород и работать как кислородные электроды  Катодный процесс сводится одновременно к восстановлению MnO2 и кислорода воздуха
46. Конструкционные особенности МВЦ- элементов  В состав катода вводят повышенное содержание углеродных добавок (активированный уголь, графит, сажа)  Предусматривают специальные каналы для лучшей подачи воздуха к активной массе катода
47. Характеристики МЦ-элементов  Начальное напряжение 1,3 – 1,6 В  Конечное напряжение 0,7 – 1,0 В  При прерывистом разряде средними и большими токами емкость МЦ-элементов увеличивается  Сохраняемость от 3 мес. до нескольких лет – Большое значение имеют тщательность герметизации и температура хранения
_________________
\"Настоящий изобретатель обязан принести идею, полномасштабный действующий опытно-промышленный образец, и деньги на внедрение (с откатом).\"
дополнение по п.45: чтобы насытить кислородом истощившийся пиролюзит (MnO2) нужно со шприца смочить его раствором перманганата калия (KMnO4) и батарейка оживёт, если цинковый стаканчик не растворился совсем.
У Вас нет прав отвечать в этой теме.