Большая Советская Энциклопедия
устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счёт прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые Х. и. т. созданы в 19 в. ( Вольтов столб , 1800; элемент Даниела ≈ Якоби, 1836; Лекланше элемент , 1865, и др.). До 60-х гг. 19 в. Х. и. т. были единственными источниками электроэнергии для питания электрических приборов и для лабораторных исследований. Основу Х. и. т. составляют два электрода (один ≈ содержащий окислитель, другой ≈ восстановитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов ≈ электродвижущая сила (эдс), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие Х. и. т. основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на отрицательном электроде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи (создавая разрядный ток) к положительному электроду, где участвуют в реакции восстановления окислителя.
В зависимости от эксплуатационных особенностей и от электрохимической системы (совокупности реагентов и электролита) Х. и. т. делятся на гальванические элементы (обычно называются просто элементами), которые, как правило, после израсходования реагентов (после разрядки) становятся неработоспособными, и аккумуляторы , в которых реагенты регенерируются при зарядке ≈ пропускании тока от внешнего источника (см. Зарядное устройство ). Такое деление условно, т.к. некоторые элементы могут быть частично заряжены. К важным и перспективным Х. 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 ).
С начала 20 в. производство Х. и. т. непрерывно расширяется в связи с развитием автомобильного транспорта, электротехники, растущим использованием радиоэлектронной и др. аппаратуры с автономным питанием. Промышленность выпускает Х. и. т., в которых преимущественно используются окислители PbO2, NiOOH, MnO2 и др., восстановителями служат Pb, Cd. Zn и др. металлы, а электролитами ≈ водные растворы щелочей, кислот или солей (см., например, Свинцовый аккумулятор ).
Основные характеристики ряда Х. и. т. приведены в табл. Лучшие характеристики имеют разрабатываемые Х. и. т. на основе более активных электрохимических систем. Так, в неводных электролитах (органических 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: Романов В. В., Хашев Ю. М., Химические источники тока, М., 1968; Орлов В. А., Малогабаритные источники тока, 2 изд., М., 1970; Вайнел Д. В., Аккумуляторные батареи, пер. с англ., 4 изд., М. ≈ Л., 1960; The Primary Battery, ed. G. W. Heise, N. C. Cahoon, v. 1, N. Y. ≈ L., 1971.
В. С. Багоцкий.
Характеристики химических источников тока
Тип источника тока
Состоя-
ние разра-
ботки*
Электрохи-
мическая ═система
Разряд- ное напря- жение, в
Удельная энергия, вт╥ч/кг
Удельная мощность, вт/кг
Другие показатели
Номи-
нальная
Макси-
мальная
Гальванические элементы
Сохранность, годы
Марганцевые солевые
А
(+) MnO2|NH4Cl, ZnCl2
| Zn(-)
1,5-1,0
20-60
2-5
20
1-3
Марганцевые щелочные
А
(+)MnO2| KOH
| Nn(-)
1,5-1,1
60-90
5
20
1-3
Ртутно-цинковые
А
(+)HgO | KOH
═|Zn
1,3-1,1
110-120
2-5
10
3-5
Литиевые неводные
Б
(+) (C) | SOCl2,
LiAlCl4 | Li(-)
3,2-2,6
300-450
10-20
50
1-5
Аккумуляторы
Срок службы, циклы
Свинцовые кислотные
А
(+)PbO2 |
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∙
9Al2O3| Na(-)
2,0-1,8
200
50
200
(1000) Топливные элементы
Ресурс работы, ч
Водородно-кислородные
Б
(+)O2(C,Ag) |
KOH |
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
* A ≈ серийное производство, Б ≈ опытное производство, В ≈ в стадии разработки (характеристики ожидаемые).
Примечание. Характеристики (особенно удельная мощность) ориентировочные, так как данные разных фирм и разных авторов не совпадают.