ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА

ХИМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТОКА, устройства, вырабатывающие электрич. энергию за счёт прямого преобразования хим. энергии окислительно-восстановит. реакций. Первые X. и. т. созданы в 19 в. (Вольтов столб, 1800; элемент Дани-ела - Якоби, 1836; Лекланше элемент, 1865, и др.). До 60-х гг. 19 в. X. и. т. были единств, истрчниками электроэнергии для питания электрич. приборов и для лабораторных исследований. Основу X. и. т. составляют два электрода (один - содержащий окислитель, другой - восстановитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов -электрод вижу ишя. сила (эдс), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановит. реакции. Действие X. и. т. основано на протекании при замкнутой внеш. цепи пространственно разделённых процессов: на отрицат. электроде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внеш. цепи (создавая разрядный ток) к положит, электроду, где участвуют в реакции восстановления окислителя. В зависимости от эксплуатац. особенностей и от электрохимич. системы (совокупности реагентов и электролита) X. и. т. делятся на гальванич. элементы (обычно наз. просто элементами), к-рые, как правило, после израсходования реагентов (после разрядки) становятся неработоспособными, и аккумуляторы, в к-рых реагенты регенерируются при зарядке - пропускании тока от внеш. источника (см. Зарядное устройство). Такое деление условно, т. к. нек-рые элементы могут быть частично заряжены. К важным и перспективным X. и. т. относятся топливные элементы (электрохимические генераторы), способные длительно непрерывно работать за счёт постоянного подвода к электродам новых порций реагентов и отвода продуктов реакции. Конструкция резервных химических источников тока позволяет сохранять их в неактивном состоянии 10-15 лет (см. также Источники тока).

Характеристики химических источников тока

Тип источника тока

Состояние разработки

Электрохимическая система

Разрядное напряжение, в

Удельная энергия, вm • ч/кг

Удельная мощность, em/кг

Другие показатели

номинальная

максимальная

Гальванические элементы

Сохранность, годы

Марганцевые солевые

А

(+) MnO₂ | NH₄C1, ZnCl₂ |Zn (-}

1,5-1,0

20-60

2-5

20

1-3

Марганцевые щелочные

А

(+) MnO₂ | КОН | Nn (-)

1,5-1,1

60-90

5

20

1-3

Ртутно-цинковые

А

(+) HgO | КОН | Zn

1,3-1,1

110-120

2-5

10

3-5

Литиевые неводные

Б

(+) (С) | SOC1₂, LiAlCl₄ | Li (-)

3 , 2-2 , 6

300-450

10-20

50

1-5

Аккумуляторы

Срок службы, циклы

Свинцовые кислотные

А

(+) РbO₂ | H₂SO₄ | Pb (-)

2,0-1,8

25-40

4

100

300

Кадмиево- и железо-никелевые щелочные

А

(+) NiOOH | KOH | Cd, Fe (- )

1,3-1,0

25-35

4

100

2000

Серебряно-цинковые

А

(+) Ag₂O, AgO | KOH | Zn (-)

1,7-1,4

100-120

10-30

600

100

Никель-цинковые

Б

(+) NiOOH | KOH | Zn (-)

1,6-1,4

60

5-10

200

100-300

Никель-водородные

Б

(+) NiOOH | KOH | H₂ (Ni) (-)

1,3-1,1

60

10

40

1000

Цинк-воздушные

В

(+) O₂ (C) | KOH | Zn (-)

1,2-1,0

100

5

20

(100)

Серно-натриевые

В

(+) SNaO • 9A1₂O₃ | Na (-)

2,0-1,8

200

50

200

(1000)

Топливные элементы

Ресурс работы, ч

Водородно-кислородные

Б

(+) O₂ (C, Ag) | КОН| H₂ (Ni) (-)

0,9-0,8

-

-

30-60

1000-5000

Гидразино-кислородные

Б

(+) O₂, (C, Ag) | KOH | N₂H₄ (Ni) (-)

0,9-0,8

-

-

30-60

1000-2000

* А - серийное произ-во, Б - опытное произ-во, В - в стадии разработки (характеристики ожидаемые).

Примечание. Характеристики (особенно удельная мощность) ориентировочные, так как данные разных фирм и разных авторов не совпадают.

С нач. 20 в. произ-во X. и. т. непрерывно расширяется в связи с развитием ав-томоб. транспорта, электротехники, растущим использованием радиоэлектронной и др. аппаратуры с автономным питанием. Пром-сть выпускает X. и. т., в к-рых пре-им. используются окислители РЬО₂, NiOOH, МпО₂ и др., восстановителями служат Pb, Cd, Zn и др. металлы, а электролитами - водные растворы щелочей, кислот или солей (см., напр., Свинцовый аккумулятор),

Осн. характеристики ряда X. и. т. приведены в табл. Лучшие характеристики имеют разрабатываемые X. и. т. на основе более активных электрохимич. систем. Так, в неводных электролитах (органич. растворителях, расплавах солей или твёрдых соединениях с ионной проводимостью) в качестве восстановителей можно применять щелочные металлы (см. также Расплавные источники тока). Топливные элементы позволяют использовать энергоёмкие жидкие или газообразные реагенты.

Лит.: Дасоян М. А., Химические источники тока, 2 изд., Л., 1969; Рома-нов В. В., X а ш е в Ю. М., Химические источники тока, М., 1968; Орлов В. А., Малогабаритные источники тока, 2 изд., М., 1970; В а и н е л Д. В., Аккумуляторные батареи, пер. с англ., 4 изд., М. - Л., 1960; The Primary Battery, ed. G. W. Heise, N. C. Gaboon, v. 1, N. Y. - L., 1971.

В. С. Багоцкий.