ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ, единичные ячейки химический источников тока, предназначенных для однократного электрич. разряда (непрерывного или прерывистого). После разряда Г. э., в отличие от аккумуляторов, теряют работоспособность. Иногда термин "Г. э." применяют и для обозначения единичных ячеек аккумуляторных батарей, которые предназначены для многократного использования, т. е. после разряда может быть снова заряжены. Главные составные части ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ э.: два электрода различные природы и электролит. Обычно электроды - это металлич. пластинки или сетки, на которые нанесены реагенты ("активные вещества"); на отрицат. электрод - восстановитель (Zn, Li и др.), на положительный -окислитель (оксиды Mn, Hg и др., а также соли). На каждом из электродов, погруженных в электролит, устанавливается определенный потенциал (окислит.-восстановит. потенциал данной электродной реакции); разность этих потенциалов в отсутствие тока называют напряжением разомкнутой цепи (НРЦ). При соединении электродов между собой с помощью внешний электрич. цепи электроны начинают перетекать от отрицат. электрода к положительному - возникает электрич. ток. Суммарная электрохимический реакция на обоих электродах называют токообразующей; по мере ее протекания восстановитель отдает, а окислитель присоединяет электроны. Ток прекращается при размыкании внешний цепи, а также после израсходования запаса хотя бы одного из реагентов. Побочные химический или электрохимический реакции приводят к саморазряду ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ э., ограничивающему длительность их хранения, которая для лучших образцов может достигать 10 лет. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ э. применяют главным образом для питания переносной аппаратуры (например, транзисторных радиоприемников) и поэтому изготавливают преимущественно с невыливающимся электролитом (загущенным или твердым). В отличие от аккумуляторов, ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫэ. не нуждаются в особом уходе при эксплуатации.

Наиб. распространены марганцево-цинковые элементы (окислитель-МnО₂, восстановитель-Zn) с солевым электролитом (раствор NH₄Cl и др.) или щелочным (раствор КОН). Для них НРЦ 1,5-1,8 В, удельная энергия 10-80 Вт-ч/кг. Стоимость элементов сравнительно невелика, и их мировое производство достигает 8-10 млрд. штук в год. Элементы со щелочным электролитом дороже, но обладают лучшими характеристиками, особенно при низких температурах и повыш. токах разряда.

Для ртутно-цинковых элементов (окислитель-HgO) со щелочным электролитом НРЦ 1,35 В, удельная энергия до 400 Вт • ч/л. Их изготавливают в виде малогабаритных ("пуговичных") герметичных устройств и применяют для питания радиоприемников, кино- и фотоаппаратуры и т.п.

В воздушно-цинковых элементах окислителем вместо относительно дорогих оксидов металлов служит О₂ воздуха, который участвует в реакции на электроде, изготовленном из каталитически активного угля. Спец. отверстие в крышке обеспечивает свободный доступ воздуха к электроду. Отсутствие заложенного запаса окислителя обеспечивает высокие значения удельная энергии - до 250 Вт*ч/кг. Недостатки этих элементов - небольшое значение разрядного тока и сравнительно быстрый саморазряд, что обусловлено взаимодействие щелочного электролита с окружающей атмосферой. В результате электролит высыхает либо взаимодействие с СО₂ воздуха (карбонизируется). Поэтому такие элементы пока не получили широкого распространения.

В ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫэ. с неводными электролитами возможно применение очень активных восстановителей (например, щелочных металлов) и окислителей, которые в водных растворах неустойчивы. При использовании расплавленных или твердых электролитов такие ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ э. могут работать при повыш. т-pax. В литиевых элементах на основе апротонных растворителей восстановителем служит тонкий лист Li, напрессованный на пластину или сетку из Ni или Си. Окислители - главным образом твердые МпО₂ или фторированный графит. Разработаны элементы с растворителями, выполняющими одновременно роль окислителя, - жидким SOCl₂ или сжиженным SO₂. To-кообразующие реакции приводят к непосредственному восстановлению молекул растворителя под действием Li; детальный механизм разряда окончательно не установлен. Благодаря высокому отрицат. потенциалу Li и его малому расходу литиевые элементы имеют высокие НРЦ (2,5-3,5 В) и удельная энергию (250-600 Вт*ч/кг). Литиевые элементы применяют преимущественно для питания кардиостимулято-ров, микрокалькуляторов и др. миниустройств.

Разновидность Г.э. - резервные элементы, в которых с целью снижения саморазряда электролит разобщен с электродами или находится в твердом неионопроводящем состоянии. Непосредственно перед использованием таких ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ э. электроды приводят в контакт с электролитом или расплавляют электролит. Например, при изготовлении так называемой водоактивируемых ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫэ. безводную щелочь или соль закладывают в мешочках в межэлектродное пространство; перед эксплуатацией в отверстие в крышке заливают воду, и образуется электролит требуемой концентрации.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей