Энергия химическая  энергия электрическая

В табл. 1 сравнивается эффективность преобразования различных видов энергии.

Таблица 1.

Эффективность преобразования энергии из одних форм в другие

Преобразуемые формы энергии	Преобразователь	КПД преобразователя, %
механическая  электрическая	электрогенератор	98
химическая  электрическая	сухая батарея	90
	автомобильный аккумулятор	74
	топливный элемент	70
химическая  тепловая	нефтяная форсунка	65
	дизельный двигатель	38
	тепловая электростанция	41
	автомобильный двигатель	25
ядерная  тепловая	атомная электростанция	30
световая  электрическая	солнечная батарея	10

Превращение химической энергии в электрическую осуществляется в устройствах, которые называются химическими источниками тока (ХИТ).

ХИТ – это устройство, в котором химическая энергия активных материалов непосредственно преобразуется в электрическую энергию при протекании пространственно разделенных окислительно-восстановительных процессов.

При отсутствии пространственного разделения окислительного и восстановительного процессов в системе протекает химическая реакция с выделением энергии в виде теплоты. В простейшем виде ХИТ состоит из анода, катода и электролита между ними, представляющими собой электрохимическую систему. Условиями протекания тока в электрохимической системе является наличие:

• двух электродов с различными потенциалами, обладающими проводимостью первого рода;

• электролита или электролитов, обладающих проводимостью второго рода;

• металлического соединения во внешней цепи.

Используемые непроводящие активные материалы должны быть в контакте с электродами, обладающими проводимостью первого рода. ХИТ находят применение практически во всех отраслях народного хозяйства. Можно перечислить следующие области применения ХИТ: наземный, подземный и воздушный транспорт; электромобили; подводные корабли; аппараты погружения; машины для обработки земли и для погрузки; переносные устройства; тепловые и атомные электростанции; аварийные системы; стационарные электроустановки для буев; необслуживаемых маяков; метеостанций; ретрансляционных станций и пр.; космические исследования; военное дело; медицина. По мере развития техники появляются все новые области применения химических источников тока. Диапазон мощности ХИТ огромен: от 10 до 10 Вт. Ежегодный выпуск ХИТ составляет 10 млрд. штук с энергоемкостью около 150 млн. кВт.ч. Суммарная мощность имеющихся в эксплуатации ХИТ соизмерима с мощностью всех электростанций мира.

Достоинства ХИТ: высокий КПД, бесшумность и отсутствие вибрации, широкий ассортимент используемых реагентов, компактность, способность работать в автономном режиме, отсутствие в большинстве случаев вредных выбросов, что способствует решению глобальной проблемы, стоящей перед человечеством - экологической, простота эксплуатации и хранения, достаточно высокие надежность и возможность работы в широком диапазоне давлений и температур.

Недостатки ХИТ: невысокая удельная энергия (у большинства ХИТ 10 - 70 Вт.ч/кг), невысокий ресурс, использование ценных металлов (Pd, Zn, Ag, Cd, Ni, Mn и др.), запасы которых ограничены.

Существует три основных типа ХИТ:

• гальванические элементы (ГЭ);

• электрохимические аккумуляторы (ЭА);

• топливные элементы (ТЭ).

Известны и промежуточные типы ХИТ, например, полутопливные элементы и комбинированные системы, например, топливный элемент - аккумулятор.

ХИТ, в которых не происходит регенерация (обновление) веществ, образовавшихся в процессе разряда, называются первичными элементами или элементами одноразового действия. К ним относятся ГЭ и ТЭ. ХИТ, в которых в результате перезарядки возможна регенерация входящих в их состав реагентов, называются вторичными элементами. К ним относятся электрохимические аккумуляторы.