2 Основные характеристики хит

Основные характеристики ХИТ — количество энергии, которое  можно от них получить и напряжение, при котором они работают. Напряжение при разряде зависит от ЭДС  применяемой электронной пары, от разности потенциалов электродов при отсутствии отбора от них тока, от поляризации электродов при работе (от изменений потенциалов электродов при отборе от них тока) и от падения напряжения на преодоление внутреннего омического сопротивления ХИТ. Величина ЭДС обусловлена свойствами активных материалов электродов, составом и концентрацией электролита и температурой ХИТ. С ростом температуры ЭДС, как правило, немного возрастает.

Напряжение при разряде  U_p:

                                             U_р = E - E_пол                                                                (1)

где Е — ЭДС, В;

E_полр — поляризация электродов при разряде, В;

I — сила тока при разряде, А;

r — омическое сопротивление аккумулятора, Ом.

Напряжение разряда в  сильной степени зависит от конструктивных и технологических особенностей источника тока, температуры и  других многочисленных факторов.

Во время разряда ХИТ  при постоянном токе и при неизменных прочих условиях обычно наблюдается  постепенное снижение напряжения во времени. Типичные зависимости Uр(?) – разрядные кривые.

Довольно быстрое падение  напряжения часто наблюдается в  самом начале разряда (особенно у  свежезаряженных аккумуляторов). В таких случаях иногда условно за начальное напряжение Uнач принимают более устойчивое значение, измеренное через установленный промежуток времени.

Падение напряжения в конце  разряда может быть резким или  постепенным. После достижения определенного  конечного напряжения Uкон разряд приходиться прекращать, даже если при этом реагенты еще не полностью не израсходованы. Конечное напряжение выбирают в зависимости от особенностей аппаратуры потребителя. Если допустимый диапазон напряжений мал, необходимо ограничивать глубину разряда источника тока.

Удобным для расчета электрической энергии является среднее напряжение U в данных условиях разряда, которое определяется как среднее арифметическое значение напряжений, измеренных через равные интервалы времени в течение разряда:

         Напряжение при заряде U₃:

                                                    U_з = E + E_пол +Ir                                            

Поляризация при разряде  возникает в силу ряда причин. Основная — это пассивация электродов, из-за которой при разряде потенциал  положительного электрода становится отрицательнее, а отрицательного —  положительнее, чем в отсутствие тока. Пассивация, в первую очередь, происходит из-за покрытия поверхности  активных масс пленками, плохо проводящими  ток. В ряде случаев (например, у железного  электрода) это тончайшая пленка кислорода или оксидов, иногда пленка состоит из слоя трудно растворимых солей (например, в свинцовом аккумуляторе). Как известно из курса теоретической электрохимии, на потенциалы электродов и ЭДС влияет концентрация электролита, с которым соприкасаются электроды. При разрядах и зарядах ХИТ из-за участия ионов в химическом процессе и переносе тока часто происходит местное (локальное) изменение концентрации электролита непосредственно у поверхности электродов и в их порах. Эти изменения концентрации электродов изменяет их потенциалы: появляется концентрационная поляризация. При разряде она так же, как и пассивация, снижает напряжение ХИТ и при заряде увеличивает его. Если произошло общее изменение концентрации электролита в сосуде, то и после прекращении разряда в отсутствие тока ЭДС может быть ниже, чем была до разряда (например, в свинцовых аккумуляторах).

При заряде поляризацию, увеличение потенциалов электродов по сравнению  с потенциалами в отсутствие тока, вызывают концентрационные явления (концентрационная поляризация) и необходимость преодолевать замедленный характер некоторых  стадий электрохимического процесса (перенапряжение).

Чем большую плотность  тока требуется создать на электродах, тем быстрее должны происходить  процессы на них. Для ускорения процессов  приходится затрачивать энергию, что  и проявляется в возрастании  потенциалов и напряжения.

Электрическая энергия, получаемая при разряде ХИТ, равна:

 

 

Максимальное количество электричества, которое ХИТ отдает при полном его  разряде, называется разрядной емкостью С. Соответственно максимальная энергия, получаемая при  полном разряде, называется энергозапасом. Естественно, что разрядная емкость  и энергозапас зависят от количества реагентов, заложенных в источнике  тока. Чем больше его количество, тем дольше может поддерживаться токообразующая реакция и тем больше емкость и энергозапас.

Под номинальной емкостью С⁰ и номинальным энергозапасом понимают параметры, относящиеся к номинальному режиму разряда и гарантируемые изготовителем.