Большая Советская Энциклопедия (ХИ)

В. А. Волков.

Химические источники тока

Хими'ческие исто'чники то'ка, устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счёт прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые Х. и. т. созданы в 19 в. (Вольтов столб , 1800; элемент Даниела — Якоби, 1836; Лекланше элемент , 1865, и др.). До 60-х гг. 19 в. Х. и. т. были единственными источниками электроэнергии для питания электрических приборов и для лабораторных исследований. Основу Х. и. т. составляют два электрода (один — содержащий окислитель, другой — восстановитель), контактирующие с электролитом. Между электродами устанавливается разность потенциалов — электродвижущая сила (эдс), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. Действие Х. и. т. основано на протекании при замкнутой внешней цепи пространственно разделённых процессов: на отрицательном электроде восстановитель окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи (создавая разрядный ток) к положительному электроду, где участвуют в реакции восстановления окислителя.

В зависимости от эксплуатационных особенностей и от электрохимической системы (совокупности реагентов и электролита) Х. и. т. делятся на гальванические элементы (обычно называются просто элементами), которые, как правило, после израсходования реагентов (после разрядки) становятся неработоспособными, и аккумуляторы , в которых реагенты регенерируются при зарядке — пропускании тока от внешнего источника (см. Зарядное устройство ). Такое деление условно, т.к. некоторые элементы могут быть частично заряжены. К важным и перспективным Х. и. т. относятся топливные элементы (электрохимические генераторы ), способные длительно непрерывно работать за счёт постоянного подвода к электродам новых порций реагентов и отвода продуктов реакции. Конструкция резервных химических источников тока позволяет сохранять их в неактивном состоянии 10—15 лет (см. также Источники тока ).

С начала 20 в. производство Х. и. т. непрерывно расширяется в связи с развитием автомобильного транспорта, электротехники, растущим использованием радиоэлектронной и др. аппаратуры с автономным питанием. Промышленность выпускает Х. и. т., в которых преимущественно используются окислители PbO₂ , NiOOH, MnO₂ и др., восстановителями служат Pb, Cd. Zn и др. металлы, а электролитами — водные растворы щелочей, кислот или солей (см., например, Свинцовый аккумулятор ).

Основные характеристики ряда Х. и. т. приведены в табл. Лучшие характеристики имеют разрабатываемые Х. и. т. на основе более активных электрохимических систем. Так, в неводных электролитах (органических растворителях, расплавах солей или твёрдых соединениях с ионной проводимостью) в качестве восстановителей можно применять щелочные металлы (см. также Расплавные источники тока ). Топливные элементы позволяют использовать энергоёмкие жидкие или газообразные реагенты.

Лит.: Дасоян М. А., Химические источники тока, 2 изд., Л., 1969: Романов В. В., Хашев Ю. М., Химические источники тока, М., 1968; Орлов В. А., Малогабаритные источники тока, 2 изд., М., 1970; Вайнел Д. В., Аккумуляторные батареи, пер. с англ., 4 изд., М. — Л., 1960; The Primary Battery, ed. G. W. Heise, N. C. Cahoon, v. 1, N. Y. — L., 1971.

В. С. Багоцкий.

Характеристики химических источников тока

Тип источника тока	Состоя- ние разра- ботки*	Электрохи- мическая система	Разряд- ное напря- жение, в	Удельная энергия, вт·ч/кг	Удельная мощность, вт/кг	Другие показатели
Номи- нальная	Макси- мальная
Гальванические элементы	Сохранность, годы
Марганцевые солевые	А	(+) MnO2 | NH4 Cl, ZnCl2 ' | Zn(-)'	1,5-1,0	20-60	2-5	20	1-3
Марганцевые щелочные	А	(+)MnO2 |' KOH | Nn(-)'	1,5-1,1	60-90	5	20	1-3
Ртутно-цинковые	А	(+)HgO | KOH |' Zn	1,3-1,1	110-120	2-5	10	3-5
Литиевые неводные	Б	(+) (C) |' SOCl2, LiAlCl4 |' Li(-)	3,2-2,6	300-450	10-20	50	1-5
Аккумуляторы	Срок службы, циклы
Свинцовые кислотные	А	(+)PbO2 |' H2SO4 |' Pb(-)	2,0-1,8	25-40	4	100	300
Кадмиево- и железо-никелевые щелочные	А	(+)NiOOH |' KOH | Cd, Fe(-)	1,3-1,0	25-35	4	100	2000
Серебряно-цинковые	А	(+)Ag2 O AgO |' KOH | Zn(-)	1,7-1,4	100-120	10-30	600	100
Никель-цинковые	Б	(+)NiOOH |' KOH | Zn(-)	1,6-1,4	60	5-10	200	100-300
Никель-водородные	Б	(+)NiOOH |' KOH | ' H2 (Ni) (-)'	1,3-1,1	60	10	40	1000
Цинк-воздушные	В	(+)O2 (C) |' KOH | Zn(-)'	1,2-1,0	100	5	20	(100)
Серно-натриевые	В	(+)SnaO•' 9Al2 O3 | Na(-)'	2,0-1,8	200	50	200	(1000)
Топливные элементы	Ресурс работы, ч
Водородно-кислородные	Б	(+)O2 (C,Ag) |' KOH |' H2 (Ni)(-)'	0,9-0,8	—	—	30-60	1000-5000
Гидразино-кислородные	Б	(+)O2 (C,Ag) |' KOH | N2 H4 (Ni)(-)'	0,9-0,8	—	—	30-60	1000-2000

* A — серийное производство, Б — опытное производство, В — в стадии разработки (характеристики ожидаемые).

Примечание. Характеристики (особенно удельная мощность) ориентировочные, так как данные разных фирм и разных авторов не совпадают.

Химические конгрессы

Хими'ческие конгре'ссы международные. Первый Международный химический конгресс состоялся 3—5 сентября 1860 в Карлсруэ. Он был созван по инициативе 47 крупнейших химиков Европы: Р. В. Бунзена , Ш. А. Вюрца , Ж. Дюма , С. Канниццаро , Ф. А. Кекуле , Ж. Ш. Г. Мариньяка , Э. Мичерлиха и др. В их числе были русские учёные Н. Н. Бекетов , Н. Н. Зинин , Н. Н. Соколов , Ю. Ф. Фрицше и др. Конгресс, по замыслу его организаторов, был призван устранить существовавшие разноречия в толковании понятий «атом», «молекула», «эквивалент», крайне затруднявшие использование публикуемой информации и преподавание химии. По докладу С. Канниццаро конгресс дал чёткие и правильные определения этим понятиям. Как одно из следствий этого в физике и химии стал широко применяться Авогадро закон , в частности для установления молекулярных масс. Конгресс имел решающее значение для утверждения атомно-молекулярной теории в химии. В нём приняло участие 127 химиков. Русская делегация (7 чел.) включала А. П. Бородина , Н. Н. Зинина, Д. И. Менделеева , Л. Н. Шишкова (один из секретарей конгресса) и др.

В 1894 в Брюсселе состоялся 1-й конгресс по прикладной химии; затем эти конгрессы проводились регулярно — 2-й конгресс проходил в Париже (1896), 3-й — в Вене (1898), 4-й — в Париже (1900), 5-й — в Берлине (1903), 6-й — в Риме (1906), 7-й — в Лондоне (1909), 8-й — в Вашингтоне и Нью-Йорке (1912). 9-й конгресс должен был состояться в августе 1915 в Петербурге. Подготовка к нему велась под руководством П. И. Вальдена , В. Н. Ипатьева и Д. П. Коновалова .

Однако 1-я мировая война 1914—18 помешала его созыву.

В 1920 в Париже представители химических обществ ряда стран основали Международный союз теоретической и прикладной химии (ИЮПАК). Одна из задач ИЮПАК — проведение международных конгрессов по теоретической и прикладной химии. До 1939 проведены 9-й (Люцерн, 1936) и 10-й (Рим, 1938) конгрессы. Регулярно Х. к. стали проводиться только после 2-й мировой войны 1939—45. 11-й конгресс состоялся в Лондоне (1947), 12—25-й — проводились в Нью-Йорке (1951), Стокгольме (1953), Цюрихе (1955), Лиссабоне (1956), Париже (1956), Мюнхене (1959), Монреале (1961), Лондоне (1963), Москве (1965), Праге (1967), Сиднее (1969), Бостоне (1971), Гамбурге (1973), Иерусалиме (1975). Тематика конгрессов ИЮПАК отражает тенденции развития химической науки. Некоторые из конгрессов были посвящены главным образом отдельным новым областям химии, на других рассматривались самые различные химические проблемы.

Об интересе к Х. к. и об их роли свидетельствует, например, большое число читаемых на них докладов (366 на 15-м, 488 на 17-м, 501 на 18-м, 620 на 20-м, 647 на 23-м). Весьма представительным был, в частности, 20-й конгресс (Москва, 1965, около 3500 делегатов из 38 стран), обсуждавший вопросы, которые на предыдущих Х. к. либо вообще не рассматривались, либо рассматривались, но недостаточно подробно. Так, на 20-м конгрессе, в соответствии с программой, работали секции: по поверхностным явлениям и дисперсным системам, по радиационной, космической, неорганической, аналитической химии и по теоретическим основам химической технологии, а также симпозиум по низкотемпературной плазме. Из 620 докладов свыше 200 было прочитано сов. учёными. На 26-м конгрессе (Токио, 1977) было 3250 участников из 54 стран. Работали 4 секции (по физической, аналитической, органической химии и химии высокомолекулярных соединений) и симпозиумы по проблемам, связанным с охраной окружающей среды, новыми источниками энергии и сырья, изучением веществ и процессов, используемых в медицинской и пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Наряду с Х. к. по теоретическим и прикладной химии, организуемыми ИЮПАК, проводятся многие специализированные Х. к., а также весьма представительные и играющие важную роль конференции и симпозиумы по различным вопросам химической науки, организуемые как ИЮПАК, так и др. международными, региональными и национальными научными союзами, ассоциациями и обществами. В работе специализированных Х. к., конференций и симпозиумов принимают участие ведущие учёные многих стран, в том числе СССР и др. социалистических стран.

С разной периодичностью проводятся Х. к. по аналитической химии, биофизике, биохимии, химии пестицидов, защите растений, по клинической химии, химиотерапии, фармакологии, химии гетероциклических соединений, по катализу, поверхностно-активным веществам, полярографии, по химической технологии, промышленной химии, промышленным сточным водам, коррозии металлов, химии цемента, минеральным удобрениям, использованию пластмасс в сельском хозяйстве и др.

Международные конференции периодически проводятся по физической химии, калориметрии и термодинамике, по химической термодинамике, по фотопроводимости, применению физико-химических методов в химическом анализе, по экстракции растворителями, по неводным растворителям, термическому анализу, по химии координационных соединений, росту кристаллов, твёрдым соединениям переходных элементов, по углероду, металлоорганической химии, физической органической химии, по спектроскопии, масс-спектрометрии, электрофотографии, по керамике, резинам, пластмассам, по химическому загрязнению среды и экологии человека и многие др.