5.12 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΑΛΒΑΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΒΡΙΣΚΕΣΤΕ ΕΔΩ: ΑΡΧΗ > 5.ΓΑΛΒΑΝΙΚΑ > 5.12 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΑΛΒΑΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Εφαρμογές των γαλβανικών στοιχείων

Οι σημαντικότερες εφαρμογές των γαλβανικών στοιχείων, είναι:
? Μπαταρίες
? Καθορισμός της ηλεκτροχημικής σειράς των στοιχείων
? Υπολογισμός της σταθεράς της χημικής ισορροπίας αλλά και της απόδοσης μιας οξειδοαναγωγικής αντίδρασης.

Κύρια εφαρμογή των γαλβανικών στοιχείων είναι οι μπαταρίες. Οι μπαταρίες αποτελούνται από ένα ή περισσότερα γαλβανικά στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά. Κατά τη σύνδεση ο θετικός πόλος του ενός στοιχείου συνδέεται με τον αρνητικό πόλο του άλλου στοιχείου. Έτσι το δυναμικό της μπαταρίας ισούται με το άθροισμα των δυναμικών των γαλβανικών στοιχείων από τα οποία αποτελείται η μπαταρία. Αν και θεωρητικά οι μπαταρίες μπορούν να
κατασκευαστούν από πάρα πολλές οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις, ωστόσο λίγες μόνο αντιδράσεις έχουν εφαρμογή στις μπαταρίες.

Οι μπαταρίες μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κατηγορίες, στις μπαταρίες πρώτου είδους, στις μπαταρίες δεύτερου είδους και στις μπαταρίες καυσίμου.
1. Οι μπαταρίες πρώτου είδους (primary) αποτελούνται από γαλβανικά στοιχεία, τα οποία παράγουν ενέργεια εξαιτίας μιας αυθόρμητης οξειδοαναγωγικής αντίδρασης. Όταν τα δυναμικά οξειδοαναγωγής των στοιχείων «εξισωθούν», τότε δεν υπάρχει η κινητήρια δύναμη που προκαλούσε τη ροή των ηλεκτρονίων, η μπαταρία δεν παράγει άλλη ενέργεια και δεν μπορεί να επαναλειτουργήσει. Δηλαδή οι μπαταρίες πρώτου είδους είναι μιας χρήσης. Τέτοιες μπαταρίες είναι:
? Το στοιχείο Daniel
? Ξηρά στοιχεία (π.χ. Leclanche)
? Υδραργυρικές μπαταρίες
? Αλκαλικές μπαταρίες

2. Οι μπαταρίες δεύτερου είδους (secondary) είναι οι λεγόμενες επαναφορτιζόμενες μπαταρίες. Αρχικά φορτίζονται, ώστε τα συστατικά τους να μετατραπούν σε ουσίες οι οποίες μπορούν να αντιδράσουν αυθόρμητα. Οι ουσίες που προκύπτουν αντιδρούν και μετασχηματίζονται στις αρχικές ουσίες. Με τον τρόπο αυτό η χημική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια και η διαδικασία αυτή ονομάζεται εκφόρτιση. Στη συνέχεια η μπαταρία φορτίζεται και επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία(αντιστρεπτή).

Τέτοιες μπαταρίες είναι:
? Συσσωρευτής μολύβδου (μπαταρία αυτοκινήτου)
? Συσσωρευτής Edison
? Μπαταρίες νικελίου-καδμίου (Ni-Cd)

3. Οι μπαταρίες καυσίμου (fuel cells) αποτελούνται από γαλβανικά στοιχεία. Τα αντιδρώντα δεν περιέχονται στο γαλβανικό στοιχείο αλλά διαβιβάζονται συνεχώς. Επίσης ένα από τα αντιδρώντα έχει αντικατασταθεί από καύσιμο (μεθάνιο ή υδρογόνο).

Τέτοιες μπαταρίες είναι:
? Άμεσα στοιχεία καύσης μεθανόλης DMFC (Direct methanol fuel cells)
? Στοιχεία καύσης μεμβρανικής ανταλλαγής πρωτονίων PEMFC (Proton exchange membrane fuel cells)
? Αλκαλικά στοιχεία καύσης ΑFC (Alkaline fuel cells)
? Στοιχεία καύσης φωσφορικού οξέος PAFC (Phosphoric acid fuel cells)
? Στοιχεία καύσης λιωμένου άνθρακα MCFC (Molten carbonate fuel cells)
? Στοιχεία καύσης στερεών οξειδίων SOFC (Solid oxide fuel cells)
? Αναπαραγωγικά στοιχεία καύσης REC (Regenerative fuel cells)