Книга на широкого читателя

Эта книга, рассчитанная на широкого читателя, представляет собой «краткий, но в то же время подробный» рассказ о всех основных типах батарей, принципах их действия и перспективах развития. Авторы отмечают, что в наше время внимание к этим источникам энергии явно повысилось, а это привело к появлению новых интересных разработок. За последние 15 лет общее производство батарей значительно выросло в связи с распространением интегральных схем.

В одной из глав книги доступно объясняется принцип действия гальванических элементов. Попробуем представить себе процесс, протекающий в элементе. Возьмем две металлические пластинки: одну из меди, другую из цинка и соединим их вместе. Нетрудно понять, что энергия связи электронов проводимости в обоих металлах может быть неодинакова, и это действительно так. После возникновения контакта начинается диффузия электронов из одного металла в другой, причем вскоре система приходит в равновесие.

Из-за различия в энергии связи из цинка в медь к этому моменту перешло больше электронов, чем обратно. Эти электроны находятся в тонком пограничном слое толщиной всего в несколько атомов, причем устанавливается равновесие между атомными связями и электростатическими силами, притягивающими «беглые» электроны обратно в цинк. В результате на границе металлов образуются отрицательно заряженный слой с избытком электронов и слой с равным ему по величине положительным зарядом. Между этими заряженными слоями действует сильное электрическое поле, однако даже на небольшом расстоянии от границы оно исчезает. Такое равновесие устанавливается уже через несколько наносекунд после возникновения контакта, и при этом через границу переходит лишь один электрон проводимости из каждых 10 миллионов.

Теперь подсоединим такой источник тока к внешней цепи, по которой из контактного слоя уйдут избыточные электроны, и равновесие нарушится. На самом деле в элементах нет прямого контакта между электродами: его заменяют два контакта между каждым из металлов и электролитом. Именно движение ионов в электролите обеспечивает поддержание заряженного слоя на поверхности каждого электрода, а тем самым и работу элемента. Эти ионы приходят из области второго контакта, между электролитом и другим электродом, на который попадают электроны из внешней цепи. Ионы, стремящиеся уменьшить свою энергию, покидают первый электрод. Тем временем другие ионы, несущие в сумме такой же заряд, попадают на второй электрод. Таким образом, для поддержания движения электронов во внешней цепи необходим такой же по величине перенос заряда ионами внутри элемента.

 

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий