سلول گالوانیکی- دستگاهی که تبدیل می شود انرژی شیمیاییبه برق یکی از این عناصر عنصر دانیل-جاکوبی است. این عنصر از دو الکترود تشکیل شده است: روی و مس، غوطه ور در محلول های سولفات مربوطه، که بین آنها یک پارتیشن متخلخل وجود دارد:

هنگامی که مدار خارجی بسته می شود، الکترون ها از روی به مس حرکت می کنند و روی به مس منتشر می شود:

بیایید یک مدار الکتروشیمیایی ایجاد کنیم:

آند الکترود منفی (سمت چپ) است. کاتد الکترود مثبت است.

برای تعیین EMF این عنصر، باید پتانسیل الکترود استاندارد هر دو الکترود را با هم مقایسه کنید. هنگام ثبت واکنش های الکترود، فرض بر این است که شکل اکسید شده در سمت چپ و شکل کاهش یافته در سمت راست معادله است.

کجا E 0 نیروی محرکه الکتریکی (EMF) سلول گالوانیکی است که همه واکنش دهنده ها در حالت استاندارد باشند.

EMF عنصر با کم کردن پتانسیل آند از پتانسیل کاتد محاسبه می شود.

EMF عنصر +0.34 - (-0.76) = 1.1 V است. هرچه پتانسیل های الکترود با یکدیگر تفاوت بیشتری داشته باشند، emf بیشتر است. اگر فلزی را در محلول نمکی با غلظت بالاتر غوطه ور کنید، پتانسیل آن غیر استاندارد است. این بدان معنی است که مقدار پتانسیل الکترود تحت تأثیر غلظت و دما است. این وابستگی بیان می شود معادله W. Nernst.

کجا p –تعداد یون ها؛

R - ثابت گاز جهانی؛

تی -دما؛

با -غلظت یون های فعال در محلول؛

F –شماره فارادی = 96500 V.

بازدیدها- دستگاه هایی که برای تبدیل مستقیم انرژی یک واکنش شیمیایی به انرژی الکتریکی استفاده می شوند. HIT ها در زمینه های مختلف فناوری استفاده می شوند. در ارتباطات: رادیو، تلفن، تلگراف. در تجهیزات اندازه گیری الکتریکی؛ آنها به عنوان منبع انرژی برای اتومبیل ها، هواپیماها، تراکتورها عمل می کنند. برای فعال کردن استارترها و غیره استفاده می شود.

معایب HIT:

1) هزینه مواد لازم برای کار: سرب، کادمیوم بالا است.

2) نسبت مقدار انرژی که یک عنصر می تواند بدهد به جرم خود کم است.

مزایای HIT:

1) HIT ها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: برگشت پذیر (باتری)، برگشت ناپذیر ( سلول های گالوانیکی) . باتری ها را می توان بارها و بارها استفاده کرد، زیرا عملکرد آنها را می توان با عبور جریان در جهت مخالف از منبع خارجی بازیابی کرد و در سلول های گالوانیکی فقط یک بار می توان از آنها استفاده کرد، زیرا یکی از الکترودها (روی در عنصر Daniel-Jacobi) مصرف غیر قابل برگشت؛

2) الکترولیت هایی استفاده می شود که توسط مواد متخلخل جذب می شوند.

3) ایجاد سلول های سوختی که عملکرد آنها باعث مصرف مواد ارزان قیمت با چگالی کم می شود. گاز طبیعی، هیدروژن)؛

4) سهولت استفاده، قابلیت اطمینان، ولتاژ بالا و پایدار.

بیایید فرآیند فناوری مبتنی بر باتری سرب اسیدی با الکترودهای قابل پخش را در نظر بگیریم.

طرح کلی: (–) ماده فعال | الکترولیت | ماده فعال (+).

ماده فعال الکترود منفی است عامل کاهنده، اهدای الکترون در طول تخلیه، الکترود منفی آند است، یعنی الکترودی که فرآیندهای اکسیداتیو روی آن اتفاق می‌افتد. ماده فعال الکترود مثبت است اکسید کننده. مواد فعال - یک عامل اکسید کننده و یک عامل کاهنده - در یک واکنش الکتروشیمیایی شرکت می کنند.

مدار الکتروشیمیایی یک باتری سرب اسیدی

مواد فعال یک باتری سرب عبارتند از: سرب اسفنجی و PbO 2. ایجاد توده های فعال در الکترودها به شرح زیر است: خمیر یا مخلوطی از اکسیدهای سرب به قاب رسانای الکتریکی سازه اعمال می شود. در طی تشکیل بعدی صفحات، اکسیدهای سرب به مواد فعال تبدیل می شوند. تشکیل- تبدیل یک جرم بدون بار به یک جرم باردار. این نوع صفحات بسته به نوع فریم به اسپرد و مشبک تقسیم می شوند. اکثر باتری ها از صفحات چسب مونتاژ می شوند. در طول ساخت آنها، خمیر اکسیدهای سرب در سلول های توری های پروفیلی به ضخامت 1-7 میلی متر، که از آلیاژ سرب-Sb ریخته می شود، آغشته می شود. پس از سفت شدن، خمیر روی شبکه نگهداری می شود؛ ضمانت چنین باتری 2-3 سال است. هنگام انتخاب مواد برای کلکتورهای جریان الکترودهای مثبت باتری ها، مهم است که از انفعال عملی آنها (با حفظ هدایت الکتریکی) در شرایط شارژ (تا پتانسیل های بسیار بالا با پلاریزاسیون آندی) اطمینان حاصل شود. برای این منظور از سرب یا آلیاژهای آن در محلول های H 2 SO 4 استفاده می شود. بدنه و روکش HIT می تواند از فولاد یا از دی الکتریک های مختلف ساخته شود، اما در باتری های سرب اسیدی بدنه از لاستیک سخت، پلی پروپیلن و شیشه ساخته شده است. الکترولیت موجود در باتری سرب اسیدی می تواند در واکنش تولید جریان کلی شرکت کند. برای سرنخ های حامل جریان الکترود منفی از مس، تیتانیم، آلومتر استفاده می شود.

عمر سلول های گالوانیکی پس از استفاده کامل یا جزئی از مواد فعال به پایان می رسد (تخلیه HIT) که عملکرد آن پس از تخلیه می تواند با شارژ، یعنی با عبور جریان در جهت بازیابی شود. در جهت مخالفجریان در حین تخلیه: چنین سلول های گالوانیکی نامیده می شوند باتری ها. الکترود منفی که در زمان تخلیه باتری آند بود، در هنگام شارژ تبدیل به کاتد می شود. شرایط بهترین استفادهمواد فعال چگالی جریان کم هستند، دمای بالاتا حد عادی به طور معمول، دلیل عدم عملکرد HIT ها این است غیرفعال سازی الکترود- کاهش شدید سرعت فرآیند الکتروشیمیایی در حین تخلیه، ناشی از تغییر وضعیت سطح الکترودها در حین تخلیه به دلیل تشکیل لایه های اکسید یا فیلم های نمکی. یک راه برای مبارزه با غیرفعال شدن، کاهش چگالی جریان تخلیه واقعی با استفاده از الکترودهایی با سطوح توسعه یافته است. تولید HIT با استفاده از انواع مختلف مشخص می شود مواد سمی(عوامل اکسید کننده قوی، ترکیبات سرب، جیوه، روی، کادمیوم، نیکل، استفاده شده در حالت پراکنده ریز؛ اسیدها، قلیاها، حلال های آلی). اتوماسیون برای اطمینان از شرایط کاری عادی ارائه شده است فرآیندهای تولیدسیستم های تهویه منطقی، از جمله استفاده از مکش موضعی از دستگاه های دارای انتشارات سمی، تجهیزات آب بندی، جایگزینی روش های خشک پردازش مواد تولید کننده گرد و غبار با روش های مرطوب، تمیز کردن هوا و گازهای آلوده از ذرات معلق در هوا، تمیز کردن صنعتی فاضلاب. استفاده گسترده از CIT در اقتصاد ملی با مشکلات زیست محیطی همراه است. اگر سرب حاصل از باتری ها عموماً توسط مصرف کنندگان به کارخانه های بازیافت بازگردانده شود، بازیافت مواد شیمیایی اولیه خانگی کوچک از نظر اقتصادی امکان پذیر نیست.

هر باتری Hg – Zn تضمین می کند که سمعک به مدت 5 تا 7 روز کار می کند.

توسعه وسایل نقلیه الکتریکی با استفاده از HIT به جای موتورهای احتراق داخلی انجام می شود که فضای شهرها را با گازهای اگزوز مسموم می کند. با توجه به میزان تاثیر منفی بر محیط زیستتولید آبکاری در درجه اول قرار دارد. دلیلش فوق العاده است تاثیر منفیتولید گالوانیکی این است که در اکثریت قریب به اتفاق شرکت ها در فرآیندهای تکنولوژیکیهنگام اعمال پوشش‌ها، تنها 10 تا 30 درصد نمک‌های فلزات سنگین به طور مفید مصرف می‌شوند، در حالی که مابقی در صورت رضایت‌بخش نبودن به محیط وارد می‌شوند. راه حل این است که از دست دادن نمک های فلزات غیر آهنی به حداقل برسد، یعنی کاهش حذف الکترولیت ها از حمام های گالوانیکی توسط قطعات. این امر منجر به کاهش غلظت و حجم فاضلاب و در نتیجه ایجاد شرایط لازمبرای انجام فن آوری های کم زباله (LW) و صفر زباله (BOT) برای اعمال پوشش های گالوانیکی. ابتدا باید الکترولیت مناسب را انتخاب کنید. اصل اساسی ILO و BOT کاهش مصرف مواد شیمیایی در ورودی و تامین سم کمتر در خروجی فرآیند است.

ویژگی های کار. پوشش گالوانیکی سطوح خارجی و داخلی محصولات و قطعات پیکربندی پیچیده با مکان های صعب العبور برای پوشش. آبکاری کروم ابعادی و آبکاری نیکل برای گریدهای 8 تا 10 قطعات ماشین آلات، ابزار، موتورها، تجهیزات و واحدهای الکتریکی و رادیویی. نصب آندهای اضافی ساده تولید گالوانوپلاستیک قطعات پیچیده دستگاه های خلاء برقی و ابزار الماس. گسترش پوشش های مس و نیکل با ضخامت معین. اکسیداسیون اسید سولفوریک و اسید کرومیک. خود پختنالکترولیت ها و محلول ها خنثی سازی و بازسازی الکترولیت ها و محلول های زائد. استفاده منطقی از ظرفیت وان حمام، استقرار و نگهداری حالت‌های عملیاتی مشخص. تعیین کیفیت پردازش گالوانیکی قطعات در عملیات میانی و محصولات نهاییبازرسی خارجی، ابزار اندازه گیری و کنترل، مکانیکی و با وسایل شیمیایی. تنظیم و تنظیم وان حمام. میناکاری قطعات محافظ و تزئینی با پیچیدگی متوسط.

باید بدانید: طراحی حمام الکترولیز; علل و انواع خوردگی فلزات و روشهای پیشگیری از آن. ویژگی های عملیات آماده سازی و تکمیل و توالی آنها قبل از پوشش. مواد مورد استفاده در آبکاری و خواص اساسی آنها. ناخالصی های مضردر الکترولیت ها، تأثیر آنها بر رسوبات گالوانیکی و روش های حذف آنها. فرمولاسیون خمیرهای عایق؛ خنثی سازی و بازسازی الکترولیت ها و محلول های مصرف شده؛ نصب دستگاه های جهانی و ویژه و ابزار دقیق و ابزار.

نمونه کار

1. مخازن و سیلندرهای مختلف، دیگ های مواد غذایی، چرخ گوشت، سماور، دیگ ها و سایر ظروف - قلع کاری گالوانیکی، گالوانیزه، آبکاری کادمیوم و آبکاری نیکل.

2. مخازن، پوشش ها، محورهای فولادی - پوشش های سه لایه با عایق بندی مکان های جداگانه با استفاده از یک آند اضافی.

3. غلطک پلکانی، بوشینگ، فلایویل، میله اندازه های مختلف- روکش کروم و نیکل

4. شفت - ساختن مس در مناطق فرود برای بازیابی اندازه آنها.

5. قطعات اسباب بازی - آبکاری نیکل.

6. قطعات ابزار - پوشش با فلزات گرانبها با تعیین وزن کنترل (افزایش وزن).

7. قطعات اشباع تهویه مطبوع، توزیع کننده هوا، دیفیوزر - لعاب محافظ.

8. جزئیات لامپ - پوشش تزئینیمس

9. قطعات استوانه ای مختلف (پین، حلقه، بوشینگ) - ساخت فولاد، مس و کروم به منظور بازیابی ابعاد.

10. پرده های توزیع هوا، سوکت های انتهایی، لوله های پیکربندی های مختلف در سیستم های تهویه مطبوع تهویه کشتی - میناکاری محافظ.

11. چرخ زنجیر برای درایوهای زنجیره ای در اندازه های مختلف - روکش کروم.

12. محصولات خانگی - میناکاری محافظ و تزئینی.

13. ابزار اندازه گیری (گیج های رزوه ای، منگنه) - آبکاری کروم.

14. چرخ کار، دیفیوزر برای فن های برقی (جوشی و پرچ شده) - میناکاری محافظ.

15. حلقه های دندانه دار با اسپلاین های داخلی - روکش کروم با تست پوشش برای تخلخل و استحکام.

16. حلقه های پیستون - آبکاری کروم متخلخل، آبکاری مس.

17. سبدهای خانگی، پایه، دستگیره های قوطی، ظروف صابون سیمی - نیکل اندود، گالوانیزه.

18. محفظه، قاب، روکش قاب، جداکننده قطرات مونتاژ شده برای محصولات سیستم تهویه مطبوع (جوش داده شده و پرچ شده) - میناکاری محافظ.

19. قطعات متقاطع دستگاه - روکش نقره برای کالیبر.

20. روکش ها و بردهای آلومینیومی برای تجهیزات مختلف برقی و رادیویی - آندایزینگ.

21. گلبرگ، کنتاکت، سوکت دوشاخه، پین تماسی - روکش نقره.

22. Fairings - پوشش با آند اضافی.

23. مخازن سامپ، توری ماشین، سر فن، بوق مگافون - آبکاری نیکل با پردازش داخلی.

24. قالب و پانچ با پیکربندی ساده - آبکاری کروم با عایق و آند اضافی ساده.

25. قاب ضد انفجار برای لوله های تصویر - آبکاری نیکل (زیر لایه ها)، گالوانیزه کردن و غیرفعال کردن.

26. شبکه ها انواع مختلف(به جز ریز ساختار) و گیره برای لوله های پرتو کاتدی ویژه - ساخته شده به روش galvanoplastic.

27. توپی، فلایویل و دستگیره برای آنها، تابلوهای کنترل برای دستگاه های برش فلز - آبکاری کروم، پرداخت.

28. لوله های با قطر تا 200 میلی متر - پوشش گالوانیکی.

29. لوله و سیلندر - آبکاری نیکل.

30. چراغ های جلو و نورافکن - آبکاری نقره گالوانیکی برای افزایش بازتاب نور.

31. شماره گیری ساعت - غیرفعال سازی.

32. پایه، پین، میله، فلنج دستگاه های مختلف وکیوم برقی - آبکاری نیکل.

33. هسته های لنگر و هسته های رله لوکوموتیو - پوشش گالوانیکی.

§ 12. گالوانیزر دسته 2

ویژگی های کار.پوشش گالوانیکی در خارج و داخل محصولات و قطعات ساده با صفحات صاف و منحنی با فرورفتگی و برآمدگی. قلع زنی گالوانیکی. تولید گالوانوپلاستیک محصولات ساده و متوسط ​​پیچیدگی دستگاه های وکیوم برقی. آماده سازی قطعات برای پوشش گالوانیکی. بارگیری حمام با مواد شیمیایی طبق دستور العمل تعیین شده. عایق کاری سطح قطعات و محصولات بدون پوشش. تنظیم فرآیندهای گالوانیکی با استفاده از دستگاه ها و حالت های مشخص. حذف پوشش معیوب. آماده سازی الکترولیت ها و محلول ها بر اساس دستور العمل های تعیین شده تحت راهنمایی یک گالوانیست مجرب. میناکاری محافظ قطعات و محصولات با پیکربندی ساده.
باید بداند:اصل عملکرد حمام های الکترولیت؛ انواع اصلی آبکاری و اصول اولیه الکترولیز؛ مبانی الکترونیک و الکتروگامی در محدوده کار انجام شده؛ حالت های پوشش گالوانیکی قطعات و محصولات؛ قوانین برای تامین آند اضافی؛ روشهای عایق کاری سطوح قطعات و محصولاتی که در معرض پوشش گالوانیکی نیستند. خواص اسیدها، قلیایی ها و نمک های سیانید؛ هدف و شرایط استفاده از دستگاه ها و ابزار دقیق و ابزار خاص.
نمونه کار
1. اتصالات موتورهای بخارو توربین ها (شیرهای قطع کننده بخار، پمپ های روانکاری، سرعت سنج ها، جعبه های شیر، دریچه های کاهش فشار) - اکسیداسیون.
2. قیف، چنگال، چوب لباسی، کفش، آویز، شیرآلات، قلاب، قطره چکان - آبکاری نیکل.
3. آجیل، شیرهای آب، قاب دماسنج، بوق، فنرهای مسطح و مارپیچ - آبکاری نیکل با دو لایه زیرین (مات).
4. قطعات چفت و بست محصولات سیستم تهویه مطبوع، فن های برقی - میناکاری محافظ.
5. قطعات لوازم روشنایی الکتریکی خانگی با پیچیدگی متوسط ​​- پوشش گالوانیکی تزئینی.
6. قطعات ابزار - آندایزینگ.
7. قطعات سرامیکی – پوشش گالوانیکی.
8. جزئیات باندهای سطحی کشتی‌ها، نردبان‌های زیردریایی، قطعات حصار نردبان، براکت‌ها، انگشتانه‌ها، قنداق‌ها، بلندترها - گالوانیزه کردن با غیرفعال کردن.
9. قطعات تجهیزات الکتریکی و رادیویی (صفحه نمایش، پانل ها، قاب ها، روکش ها، براکت های شکل دار) - گالوانیزه با غیرفعال سازی.
10. تابلوهای مارک، نوارهای متمایز، ترازو فولادی - آبکاری کروم.
11. سایبان، ورق گلگیر، توری حلقه ای در سیستم های تهویه مطبوع و تهویه کشتی - میناکاری محافظ.
12. حلقه های O، بست های مخصوص، پوشش - آبکاری کروم، اکسیداسیون.
13. براکت در تمام اندازه ها با عایق جزئی سطوح - آنودایز، اکسیداسیون.
14. ورق، زاویه، فلنج - اکسیداسیون شیمیایی.
15. نوک سینه ها، زوایا، صفحات - آبکاری کادمیوم.
16. تخته ها، نوارها، براکت ها و سایر قطعات کوچک با پیکربندی ساده - میناکاری محافظ.
17. مش های مسی ریز ساختار - تولید شده به روش galvanoplastic.
18. فلنج، واشر، چرخ دنده در هر اندازه - آبکاری نیکل با دو لایه زیرین، گالوانیزه با عایق مناطق غیر مشمول پوشش.
19. زنجیر و مفتول مقاطع مختلف - قلع کاری گالوانیکی.
20. چرخ دنده و حلقه در اندازه های مختلف - آبکاری نیکل.
21. پیچ برای بستن تمام قطعات فلزی تجهیزات داخلی، پیچ قاب، میله پنجره و توری ایمنی. نوارهای درب تمام فلزی، دستگیره ها و آسترهای کالسکه - پوشش گالوانیکی.

از اول جولای 2016، کارفرمایان موظف به درخواست هستند استانداردهای حرفه ای، اگر شرایط لازم برای صلاحیت هایی که یک کارمند برای انجام یک معین نیاز دارد عملکرد کار، توسط قانون کار، قوانین فدرال یا سایر مقررات تعیین شده است ( قانون فدرالمورخ 2 می 2015 شماره 122-FZ).
برای جستجوی استانداردهای حرفه ای تایید شده وزارت کار فدراسیون روسیه، استفاده کنید

پیش نیازهای ظهور سلول های گالوانیکی. کمی تاریخچه در سال 1786، پروفسور ایتالیایی پزشکی، فیزیولوژیست، لوئیجی آلویزیو گالوانی، پدیده جالبی را کشف کرد: ماهیچه‌های پاهای عقب یک جسد قورباغه تازه باز شده، که روی قلاب‌های مسی آویزان شده بود، زمانی که دانشمند با چاقوی فلزی آنها را لمس کرد، منقبض شد. گالوانی بلافاصله به این نتیجه رسید که این تجلی "الکتریسیته حیوانی" است.

پس از مرگ گالوانی، الساندرو ولتای معاصر او که یک شیمیدان و فیزیکدان بود، مکانیسم واقع بینانه تری از وقوع را توصیف و به طور عمومی نشان داد. جریان الکتریکیهنگامی که فلزات مختلف در تماس هستند.

ولتا، پس از یک سری آزمایشات، به این نتیجه قطعی خواهد رسید که به دلیل وجود دو هادی از فلزات مختلف که در یک مایع در مدار قرار گرفته اند، جریان در مدار ظاهر می شود و این به هیچ وجه «الکتریسیته حیوانی» نیست، همانطور که گالوانی است. فکر کرد. تکان دادن پاهای قورباغه نتیجه عمل جریان تولید شده از تماس فلزات مختلف (قلاب های مسی و چاقوی جراحی فولادی) بود.

ولتا همان پدیده‌هایی را که گالوانی روی یک قورباغه مرده نشان داد، اما روی یک الکترومتر دست‌ساز کاملاً بی‌جان نشان می‌دهد و در سال 1800 توضیح دقیقی برای وقوع جریان ارائه می‌کند: «رسانای کلاس دوم (مایع) در وسط است. و با دو هادی کلاس اول از دو در تماس است فلزات مختلفدر نتیجه، جریان الکتریکی در یک جهت یا جهت دیگر ایجاد می شود.

ولتا در یکی از اولین آزمایشات خود دو صفحه - روی و مس - را در یک شیشه اسید فرو کرد و آنها را با سیم به هم وصل کرد. پس از این، صفحه روی شروع به حل شدن کرد و حباب های گاز روی فولاد مس ظاهر شد. ولتا پیشنهاد کرد و ثابت کرد که جریان الکتریکی از یک سیم می گذرد.

اینگونه بود که "عنصر ولتا" اختراع شد - اولین سلول گالوانیکی. برای راحتی، ولتا به آن شکل یک استوانه عمودی (ستون)، متشکل از حلقه های به هم پیوسته روی، مس و پارچه، آغشته به اسید داد. یک ستون ولتایی به ارتفاع نیم متر ولتاژی ایجاد کرد که برای انسان حساس بود.

از آنجایی که تحقیقات توسط لوئیجی گالوانی آغاز شد، این نام خاطره او را در نام خود حفظ کرد.

سلول گالوانیکیمنبع شیمیایی جریان الکتریکی بر اساس برهمکنش دو فلز و/یا اکسیدهای آنها در یک الکترولیت است که منجر به ظهور جریان الکتریکی در مدار بسته می شود. بنابراین در سلول های گالوانیکی انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

سلول های گالوانیک امروزه

سلول های گالوانیکی امروزه باتری نامیده می شوند. سه نوع باتری به طور گسترده استفاده می شود: نمک (خشک)، قلیایی (به آنها قلیایی نیز گفته می شود، "قلیایی" که از انگلیسی به عنوان "قلیایی" ترجمه شده است) و لیتیوم. اصل عملکرد آنها همان است که ولتا در سال 1800 توصیف کرد: دو فلز و جریان الکتریکی در یک مدار بسته خارجی ایجاد می شود.

ولتاژ باتری هم به فلزات مورد استفاده و هم به تعداد عناصر موجود در "باتری" بستگی دارد. باتری ها، بر خلاف انباشته ها، قادر به بازیابی خواص خود نیستند، زیرا آنها مستقیماً انرژی شیمیایی، یعنی انرژی معرف های سازنده باتری (عامل کاهنده و اکسید کننده) را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند.

معرف های موجود در باتری در حین کارکرد آن مصرف می شود و جریان به تدریج کاهش می یابد، بنابراین پس از واکنش کامل معرف ها، اثر منبع پایان می یابد.

سلول های قلیایی و نمک (باتری) به طور گسترده ای برای تامین انرژی انواع مختلف استفاده می شود دستگاه های الکترونیکیتجهیزات رادیویی، اسباب‌بازی‌ها و لیتیوم اغلب در دستگاه‌های پزشکی قابل حمل مانند گلوکومتر یا تجهیزات دیجیتال مانند دوربین‌ها یافت می‌شوند.

سلول‌های منگنز روی، که باتری‌های نمک نامیده می‌شوند، سلول‌های گالوانیکی «خشک» هستند که حاوی محلول الکترولیت مایع نیستند.

الکترود روی (+) یک کاتد شیشه ای شکل است و آند مخلوط پودری از دی اکسید منگنز و گرافیت است. جریان از طریق میله گرافیتی می گذرد. الکترولیت خمیری از محلول کلرید آمونیوم است که به آن نشاسته یا آرد اضافه می شود تا آن را غلیظ کند تا چیزی جریان نداشته باشد.

به طور معمول، تولید کنندگان باتری ترکیب دقیق سلول های نمک را نشان نمی دهند، با این حال، باتری های نمک ارزان ترین هستند، آنها معمولا در دستگاه هایی استفاده می شوند که مصرف انرژی بسیار کم است: ساعت، کنترل از راه دور و غیره. دماسنج های الکترونیکیو غیره

مفهوم "ظرفیت اسمی" به ندرت برای توصیف باتری های روی منگنز استفاده می شود، زیرا ظرفیت آنها تا حد زیادی به حالت ها و شرایط کار بستگی دارد. معایب اصلی این عناصر کاهش قابل توجه ولتاژ در طول تخلیه و کاهش قابل توجه ظرفیت تحویل با افزایش جریان تخلیه است. ولتاژ تخلیه نهایی بسته به بار در محدوده 0.7-1.0 ولت تنظیم می شود.

نه تنها مقدار جریان تخلیه مهم است، بلکه برنامه زمانی بار نیز مهم است. با تخلیه متناوب در جریان های زیاد و متوسط، عملکرد باتری ها در مقایسه با کارکرد مداوم به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. با این حال، در جریان های تخلیه کم و وقفه های چند ماهه در کار، ظرفیت آنها ممکن است در نتیجه تخلیه خود کاهش یابد.

نمودار بالا منحنی دشارژ یک باتری نمکی متوسط ​​را برای 4، 10، 20 و 40 ساعت برای مقایسه با باتری قلیایی نشان می دهد که بعداً مورد بحث قرار خواهد گرفت.

باتری قلیایی یک باتری ولتایی منگنز روی است که از دی اکسید منگنز به عنوان کاتد، پودر روی به عنوان آند و یک محلول قلیایی، معمولاً به شکل خمیر هیدروکسید پتاسیم، به عنوان الکترولیت استفاده می کند.

این باتری ها دارای چندین مزیت هستند (به ویژه ظرفیت بسیار بالاتر، بهترین شغلدر دمای پایینو در جریان های بار بالا).

باتری های قلیایی در مقایسه با باتری های نمکی می توانند جریان بیشتری را برای مدت زمان طولانی تری تامین کنند. جریان بالاتر ممکن می شود زیرا روی در اینجا نه به شکل لیوان، بلکه به صورت پودر با استفاده از منطقه بزرگترتماس با الکترولیت هیدروکسید پتاسیم به شکل خمیر به عنوان الکترولیت استفاده می شود.

به لطف توانایی این نوع سلول های گالوانیکی برای ارائه جریان قابل توجه (تا 1 A) برای مدت طولانی است که امروزه باتری های قلیایی رایج ترین هستند.

اسباب بازی های الکتریکی، تجهیزات پزشکی قابل حمل، دستگاه های الکترونیکی و دوربین ها همگی از باتری های قلیایی استفاده می کنند. اگر جریان تخلیه کم باشد، آنها 1.5 برابر بیشتر از نمونه های نمکی دوام می آورند. نمودار منحنی های تخلیه در جریان های مختلف را برای مقایسه با باتری نمک (نمودار بالا نشان داده شده است) برای 4، 10، 20 و 40 ساعت نشان می دهد.

باتری های لیتیومی

یکی دیگر از انواع نسبتا رایج سلول های ولتایی، باتری های لیتیومی هستند - سلول های ولتایی تک غیر قابل شارژ که از لیتیوم یا ترکیبات آن به عنوان آند استفاده می کنند. به لطف استفاده از فلز قلیایی، اختلاف پتانسیل بالایی دارند.

کاتد و الکترولیت یک سلول لیتیومی می تواند بسیار متفاوت باشد، بنابراین اصطلاح "سلول لیتیوم" گروهی از سلول ها را با مواد آندی یکسان ترکیب می کند. به عنوان مثال می توان از دی اکسید منگنز، مونو فلوراید کربن، پیریت، تیونیل کلرید و ... به عنوان کاتد استفاده کرد.

باتری های لیتیومی از نظر عمر طولانی و هزینه بالا با سایر باتری ها متفاوت هستند. بسته به اندازه انتخاب شده و مواد شیمیایی مورد استفاده، یک باتری لیتیومی می تواند ولتاژی از 1.5 ولت (سازگار با باتری های قلیایی) تا 3.7 ولت تولید کند.

این باتری ها دارای بالاترین ظرفیت در واحد وزن و ماندگاری طولانی هستند. سلول های لیتیوم به طور گسترده ای در تجهیزات الکترونیکی قابل حمل مدرن استفاده می شود: برای تامین انرژی ساعت ها در مادربردهای کامپیوتر، برای تامین انرژی دستگاه های پزشکی قابل حمل، ساعت مچی، ماشین حساب، تجهیزات عکاسی و غیره

نمودار بالا منحنی دشارژ دو باتری لیتیومی را از دو سازنده معروف نشان می دهد. جریان اولیه 120 میلی آمپر (هر مقاومت حدود 24 اهم) بود.

سلول های گالوانیکی سلول های ساده ای هستند که از طریق فرآیندهای الکتروشیمیایی الکتریسیته تولید می کنند. تقریباً تمام سلول‌ها، مانند سلول گالوانیکی، مولد جریان الکتریکی هستند. آنها به معنای واقعی کلمه در همه ابزارها استفاده می شوند: از کنترل از راه دور گرفته تا باتری ماشین و اینورتر.

فرآیند گالوانیزه چیست؟

واکنش های ردوکس در سلول های الکتروشیمیایی رخ می دهد. یک سلول الکتروشیمیایی می تواند در دو حالت عمل کند:

• سلول الکترولیتی (الکترولایزر)؛
• سلول گالوانیك (سلول گالوانیك).

هنگامی که یک منبع انرژی به مدار خارجی سلول متصل می شود، انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی تبدیل می شود و الکترولیز در سلول اتفاق می افتد. آند سلول الکترولیتی مثبت است، کاتد منفی است. آند آنیون ها را از محلول جذب می کند. در سلول های گالوانیکی و الکترولیتی، اکسیداسیون در آند اتفاق می افتد و الکترون ها از آند به کاتد جریان می یابند.

جهت اطلاعیک سلول گالوانیکی منبع جریان الکتریکی است و یک الکترولیز مصرف کننده جریان الکتریکی است.

جفت الکترود گالوانیکی

زوج گالوانیکینصب شده در ظروف مختلف که از طریق یک پل نمکی یا بخش متخلخل متصل می شوند.

در یک سلول گالوانیکی، آند الکترود منفی است زیرا الکترون ها در طول اکسیداسیون روی الکترود باقی می مانند. اتم های فلزی الکترون ها را رها کرده و به یون هایی با بار مثبت تبدیل می شوند. الکترون های باقی مانده آند را دارای بار منفی می کنند و الکترون ها از آند از طریق سیم به کاتد جریان می یابند. کاتد یک سلول گالوانیکی پایانه مثبت آن است.

واکنش های شیمیایی در این الکترودها رخ می دهد: اکسیداسیون در آند، کاهش در کاتد.

باتری ها

واکنش ردوکس در یک سلول گالوانیکی یک واکنش خود به خودی است. به همین دلیل معمولاً از سلول های ولتایی به عنوان باتری استفاده می شود. به لطف واکنش سلول های گالوانیکی، انرژی تامین می شود که برای انجام کار استفاده می شود.

باتری های الکتریکی سلول های گالوانیکی قابل شارژ هستند. آنها را می توان با استفاده از یک منبع انرژی خارجی شارژ کرد. عملکرد چنین دستگاهی در قالب فرآیندهای الکترودی زیر انجام می شود:

• تخلیه گالوانیکی؛
• شارژر

برای انجام این کار، باتری به یک منبع جریان خارجی به گونه ای متصل می شود که یک قطب منفی به ترمینال "آند" و یک قطب مثبت به ترمینال "کاتد" عرضه می شود. هنگامی که دو قطب یک باتری از طریق هر رسانای برق به یکدیگر متصل می شوند، پدیده ای رخ می دهد - جریان گالوانیکی.

جریان گالوانیکی

یک سلول گالوانیکی انرژی شیمیایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. جریان گالوانیکی چیست؟ جریان گالوانیکی یک جریان پیوسته است که دارای ولتاژ نسبتاً کم و شدت ثابت پایین است. جریان گالوانیکی تنها یک مورد خاص از پدیده جریان الکتریکی است.

فن آوری ها

آبکاری شامل دو فناوری الکتروشیمیایی است:

• الکتروتیپ،
• گالوانوستژی

گالوانوپلاستی و گالوانوستژی در روش های آماده سازی سطح قبل از رسوب فلز بر روی آن متفاوت است.

الکتروتایپ

گالوانوپلاستی است روش شیمیاییتشکیل قطعات فلزی از کپی های دقیق مدل ها. این روش توسط موریتز فون یاکوبی در سال 1838 در روسیه اختراع شد و بلافاصله برای استفاده در چاپ و چندین زمینه دیگر مورد استفاده قرار گرفت. فرآیندی که در الکتروفرمینگ استفاده می شود، رسوب دهی الکتریکی است (جفت آبکاری در محلولی به نام الکترولیت غوطه ور می شود).

با استفاده از گالوانوپلاستی، یک کپی دقیق از هر جسمی که دارد سطح ناهموار، باشد:

• یک صفحه فولادی یا مسی حکاکی شده که از چوب بریده شده است، یا یک صفحه چاپ.
• یک مدال، مدال، مجسمه، مجسمه نیم تنه یا حتی یک شی طبیعی برای اهداف هنری.

در هنر، از این روش برای ایجاد مجسمه های برنزی استفاده می شود. در چاپ، الکتروفرمینگ به روش استاندارد تولید صفحات برای چاپ تبدیل شده است.

گالوانوستگی

Galvanostegy یک فناوری الکتروشیمیایی برای پوشش یک فلز با فلز دیگر است که از نظر مکانیکی و شیمیایی پایدارتر است. به عنوان مثال، فولاد با کروم، نیکل، مس با نیکل، نقره یا سایر فلزات پوشیده شده است.

جهت اطلاعدر عمل، آلومینیوم با فلزات دیگر پوشش داده نمی شود.

نمونه های کاربردی

گالوانیزه کردن به شما امکان می دهد کارهایی مانند:

• نصب تابلوهای راهنما در بزرگراه ها
• نصب تیرهای پل، تیرهای تلفن.

به لطف این فناوری می توان از هر سازه ای که در معرض جو باشد استفاده کرد. به عنوان مثال، اگر فولاد ساده را بگیرید و سپس آن را گالوانیزه کنید، می توانید هزینه ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهید و در عین حال محافظت طولانی مدت از تجهیزات و مواد در برابر خوردگی را فراهم کنید.

گالوانیزه کردن با غوطه ور کردن محصولات فولادی تمیز در حمام روی مذاب انجام می شود. حمام های گالوانیکی برای گالوانیزه گرم شبیه آنچه در تصویر زیر نشان داده شده است. هنگامی که یک فلز در یک حمام غوطه ور می شود، یک تعامل پیچیده از فلز با اجزای محلول آغاز می شود.

گالوانیزه کردن

گالوانیزه الکترولیتی یک پوشش نازک و براق ایجاد می کند. برای گالوانیزه کردن، از حمام های گالوانیکی استفاده می شود - مخازن برای گالوانیزه گرم در حالت مذاب. در این حالت، پوشش گالوانیکی در یک لایه ضخیم تر اعمال می شود و در نتیجه رنگ خاکستری مات می شود. به عنوان مثال برای نصب تجهیزات تابلو برق در فضای باز، پیچ، واشر و مهره گالوانیزه خریداری می شود.

در فولاد گالوانیزه، روی فقط روی سطح است. بنابراین، هنگام برش فولاد گالوانیزه، می توانید قسمت "حفاظ نشده" آن را مشاهده کنید. با این حال، یکی از ویژگی های سودمند گالوانیزه این است که فولاد در معرض تا زمانی که تمام روی اکسید نشود، عملاً شروع به زنگ زدگی نمی کند. روی به عنوان یک "آند قربانی" عمل می کند که از فولاد محافظت می کند. بنابراین، ممکن است قطعه فولادی گالوانیزه، سوراخ‌های مته و غیره خراشیده شود. این ماده همچنان برای مدت زمان قابل توجهی در برابر خوردگی مقاوم می‌ماند.

جهت اطلاعفولاد گالوانیزه فولادی است که سطح آن با لایه نازکی از روی پوشانده شده است. دومی از مواد در برابر خوردگی محافظت می کند. فولاد ضد زنگ- این یک کلاس کاملاً متفاوت از مواد است. این فولاد مخلوط با کروم است. هنگامی که کروم در معرض اتمسفر قرار می گیرد، یک لایه محافظ نازک از اکسید کروم بر روی سطح تشکیل می دهد که از مواد پایه در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می کند. از آنجایی که کروم در کل سطح توزیع می شود، می توان مواد را سوراخ کرد، برش داد و غیره.

جداسازی گالوانیکی

عایق گالوانیکی عایق بین مدارهای الکتریکی. دو دلیل برای ایجاد انزوا وجود دارد:

• برای ایمنی در برابر خرابی اگر دو مدار به صورت گالوانیکی ایزوله شده باشند، خرابی یکی از آنها بر دیگری تأثیر نمی گذارد.
• برای جلوگیری از جریان جریان های سرگردان.

جهت اطلاعجداسازی گالوانیکی اصل جداسازی بخش های عملکردی سیستم های الکتریکی است. به عنوان مثال، ترانسفورماتور با ورودی و خروجی گالوانیکی ایزوله است.

گالوانیزه چیست و چه کاربردی دارد؟

آبکاری یک روش متداول برای تغییر خواص سطحی فلزات است. فرآیند آبکاری شامل استفاده از جریان الکتریکی برای به حرکت درآوردن کاتیون های فلزی از الکترود غوطه ور در محلول است. رایج ترین دلایل گالوانیزه عبارتند از:

• کاهش سایش، افزایش مقاومت در برابر سایش؛
• محافظت در برابر خوردگی (زمانی که مواد در شرایط سخت شیمیایی قرار دارند).
• زیبایی شناسی (طلا، نقره، کروم براق و بسیاری از رنگ های دیگر).

پوشش گالوانیکی برای افزایش مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر خوردگی و کیفیت های زیبایی استفاده می شود. به لطف گالوانیزه، هزینه محصولات ساخته شده از فلزات گرانبها مانند طلا کاهش می یابد و خواص مواد بهبود می یابد. به عنوان مثال، پوشش کروم فولاد کربنی استحکام و مقاومت شیمیایی را برای سطح ماده ایجاد می کند.

ویدئو

مطالب موضوعی:

دستور تهیه کیک عسلی خوشمزه در خانه

طرز تهیه کیک عسلی ساده در خانه

سالاد ساده کلم تازه با سبزیجات و پنیر

دستور کوکی آمریکایی با عکس

سس کباب با گشنیز

ترشی گوجه فرنگی برای زمستان در کوزه ها - شیرین

چگونه نارنجک را بپزیم؟

از ماست چه چیزی می توانید درست کنید؟