Классификация химических источников тока

Химические источники тока – устройства, в которых энергия протекающих в них химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.

По возможности повторного использования источники тока делятся на:

А) гальванические элементы, которые из-за необратимости реакции в них невозможно перезарядить. Используют Mn-Zn, оксидно-ртутные ГЭ.

Б) электрические аккумуляторы – перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока можно перезарядить. Бывают свинцовые (кислотные), но они хреновые, теряют ЭДС в процессе разряда, щелочные железно-никелевые, кадмиево-никелевые, серебряно-цинковые, в разработке – серно-натриевые, хлорлитиевые.

В) топливные элементы (электрохимические генераторы) – устройства, подобные гальваническому элементу, но отличающиеся тем, что вещества для химической реакции подаются в них извне, а продукты реакции удаляются, что позволяет им функционировать непрерывно. Токообразующая реакция – окисление топлива – аналогична процессу сгорания, но в топливном элементе окисление топлива и восстановление кислорода пространственно разделены, благодаря чему энергия выделяется в виде электричества. Водородно-кислотный ТЭ, высокотемпературный элемент Давтяна на твердых карбонатных электролитах, ТЭ на жидких активных веществах (бензин, керосин, метанол, гидразин – восстановители, растворы Н₂О₂, Cl₂, Br₂)

По типу используемого электролита ХИТ разделяют на кислотные, щелочные и солевые.

Коррозия металлов. Химическая и электрохимическая коррозия.

Коррозия – это разрушение металла в результате его физико-химического взаимодействия с окружающей средой. При этом металлы окисляются и образуются продукты, состав которых зависит от условий коррозии.

Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток. При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла с окислителем окружающей среды.

По условиям протекания:

А) газовая коррозия – в газах и парах без конденсации влаги на поверхности металла, обычно при высоких температурах.

Б) коррозия в неэлектролитах – агрессивных органических жидкостях, таких как сернистая нефть и т.д.

Электрохимическая коррозия – характерна для сред, имеющих ионную проводимость. Процесс электрохимической коррозии включает анодное растрворение металла и катодное восстановление окислителя. Может протекать в электролитах (водных растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде), в атмосфере любого влажного газа, в почве.

Также существует коррозия за счет внешнего электрического тока, это особый вид электрохимической коррозии.

Основные методы борьбы с коррозией.

Коррозию можно затормозить изменением потенциала металла, снижением концентрации окислителя, изоляцией поверхности металла, изменением состава металла.

Методы защиты от коррозии делятся на:

Легирование металла – эффективный метод повышения стойкости металла. При легировании в состав вводят компоненты, вызывающие пассивность металла и коррозии (Cr, Ni, Wf)

Защитное покрытие – слой, искусственно создаваемый на поверхности металлических изделий. Металлические покрытия – анодные (менее благородные металлы, Zn для Fe), катодные – более благородные (Sn для Fe), неметаллические – органические (лаки-краски, резина, битум, асфальт), неорганические (эмалирование, торкретивание (бетонирование)), химические – коррозионно-стойка пленка соединения защищаемого металла (например оксидная).

Электрохимическая защита – метод основан на торможении анодных или катодных реакций коррозийного процесса. Осуществляется присоединением к конструкции более активного металла – проектора, а также катодной или анодной поляризацией за счет приложенного извне тока.

Изменение свойств коррозийной среды – для снижения агрессивности среды уменьшают концентрацию компонентов, опасных в коррозийном отношении. Вводят ингибиторы, которые снижают скорость коррозии.

Рациональное конструирование – исключение наличия или сокращение числа и размеров коррозионно-опасных участков, а также спец защита таких участков.