Гальваник элементлар деб, оксидланиш-қайтарилиш реакциялари мобайнида ажралиб чиқадиган кимёвий энергияни электр энергиясига айлантириб берувчи электрокимёвий системаларга айтилади.
Гальваник элементлар бошқача ном билан кимёвий ток манбалари ҳам деб айтилади. Булар қаторига аккумуляторлар, батареялар киради. Гальваник элементларнинг ишлаш принципини тушуниш учун мис-рух элементининг ясалиши ва ишлаш принципини ўрганамиз.
Агар рух металини рух сулфат тузи эритмасига туширилганда электрокимёвий жараён содир ўлади. Бунда рух электроди ҳосил боʻлиб, CZn+2 = 1 мол/л боʻлганда Eº = -0,76 v эканлиги кўринади.
Худди шунингдек, мис пластинкасини мис сулфат тузи эритмасига туширилса, эритмадаги мис ионлари эритмадан пластинка сиртига кўчиб ўтади ва қўш электр қават ҳосил бўлади, пластинка мусбат зарядланади. Бу иккала электродларни КCИ эритмаси билан тўлдирилган «электролитик кўприк» орқали туташтирилиб (1-расм), электродлар вольтметрга уланса, қуйидаги реакциялар боради: анодда: Znº — 2ē→ Zn+2 (қайтарувчи оксидланади).
Катодда: Cu+2 + 2ē→ Cuº (оксидловчи қайтарилади) потенциаллар фарқи юзага келиб, электр юритувчи куч (ЭЮК) пайдо боʻлиб, унинг қиймати:
ΔΕ = Εoksid — Eqayt = +0,34(-0,76) +1,10 в га тенг бўлади.
Бунда мис электроди мусбат зарядланиб катод дейилади, рух электроди манфий зарядланиб, анод дейилади. Бу гальваник элементнинг кимёвий тузилиш, схематик формуласи:
Шу сабабли ΔΕ = Εkatod — Eanod ҳолида ҳам ҳисобланади. Ҳар қандай гальваник элементнинг ЭЮК и ионларнинг концентрациясига, ионнинг табиатига ва температурага боғлиқ бўлади (Нернст тенгламаси).
Аккумулятор
Аккумулятор («Аккумулятор» — «йиғувчи», «ўзида сақловчи» маъносини билдиради).
Коʻпчилик ҳолларда ишлатиладиган аккумуляторлар қаторига ишқорли ва қоʻргʻошинли Электролит пастаси кислотали аккумуляторлар киради.
Қўрғошинли аккумулятор схемаси 2-расмда келтилрилган. Унинг тузилиши: пластмасса идиш, қўрғошин металидан ясалган пластинкалар, пластинкалар орасидаги тўсиқлаr, PbO2 — билан тўлдирилган қўрғошин пластинкалар H2SO4 электролит эритмасига туширилган.
Аккумулятор ишлаганда (разрядланганда) қуйидаги оксидланиш-қайтарилиш реакцияси боради:
Иккала реакция натижасида ҳам PbSO4 чўкмаси ҳосил боʻлиб, эритмада H₂SO₄ (электролит) миқдори камайиб боради. Унинг миқдорини ареометр (зичликни ўлчовчи асбоб) билан электролит зичлигини оʻлчаб аниқлаб турилади. Шу билан аккумуляторнинг ишчи ҳолати ҳам аниқланади.
Аккумулятор кучсизланиб қолганда ёки ишлаш жараёнида зарядлаб турилади. Зарядланганда аккумуляторларда юқоридагига тескари реакциялар боради. Ҳар бир аккумулятор «банкаси» — 2 в кучланишли ток беради. Уларни кетма-кет улаб 3, 6, 12 банкали (6 в, 12 в, 24 в) аккумуляторлар ишлаб чиқарилади.
Ишқорий аккумуляторда қуйидаги жараёнлар боради:
2NiOOH + 2H2O + Cd → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
электролит KOH эритмаси
ΔΕ=1,4V
2NiOOH→Ni₂O3•H₂O