Химические источники тока

Определение «Химические источники тока» по БСЭ:
Химические источники тока - 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 (См. Электрохимический генератор)), 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	Состо- яние разра- ботки *	Электрохимическая система	Разряд- ное напря- жение, в	Удельная энергия, вт ·ч/кг	Удельная мощность, вт/кг		Другие показатели
					Номи- наль- ная	Макси- маль- ная
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.

Химические институты    Химические источники тока    Химические конгрессы