В общем виде токообразующая реакция может быть записана так:
где О и R — исходные окислитель и восстановитель (в нашем примере окись серебра и цинк); Р и Q — продукты их превращения, т. е. восстановленная форма окислителя и окисленная форма восстановителя (серебро, окись цинка); X, Y — прочие участники реакции (ионы гидроксила, молекулы воды); v;- — стехиометрические коэффициенты; п — число электронов, участвующих в одном элементарном акте реакции1 (я = 2).
Фактический удельный расход выше теоретического значения. Это связано с тем, что из-за накопления продуктов реакции или по другим причинам в процессе работы ухудшаются условия протекания электрохимической реакции и часть реагентов не удается использовать до конца. Кроме того, реагенты могут частично расходоваться на побочные реакции, что приводит к кажущемуся отступлению от законов Фарадея. Отношение λ=gQt/gQ называют коэффициентом использования данного реагента. Этот коэффициент в большой степени зависит от конструктивных особенностей ХИТ(аккумуляторов) и от условий эксплуатации и для разных реагентов может колебаться в пределах от 0,2 до 0,98.
Параметр п не надо путать с параметром г, — числом элементарных зарядов /-го иона: например, для ионов SO2-z= —2.
Практически важным параметром является также удельный расход реагентов на единицу вырабатываемой электрической энергии gw- Энергия, выделяющаяся при разряде ХИТ во внешней цепи, равна произведению проходящего через цепь заряда на разность потенциалов между электродами.Максимальная энергия так как Ет — предельно возможное значение напряжения разряда [здесь и далее, где особо не оговорено, значения энергии относятся к прохождению заряда nF, т. е. к реакции мольных количеств реагентов по уравнению (1.10)].
Эта величина определяет теоретический (минимальный) расход реагентов на единицу энергии gwt- Для серебряно-цинкового источника тока (Ет=1,60 В) эти расходы равны: 2,70 г/(Вт-ч) для Ag20 и 0,76 г/(Вт-ч) для цинка. При расчете фактического удельного расхода необходимо учитывать не только коэффициенты использования реагентов, но и реальное напряжение разряда: пониженное напряжение приводит к снижению выделяющейся энергии и к увеличению расхода реагента на единицу энергии.
Удельный расход каждого реагента на 1 А — ч не зависит от природы второго реагента, т. е. может быть указан для каждого электрода в отдельности (см. табл. П. 1 и П. 2). В то же время расход на 1 Вт-ч зависит от напряжения источника в целом и может быть указан для каждого электрода только в том случае, если известна природа второго электрода (см. табл. П. 3).
Прямым следствием законов Фарадея является то, что ток, проходящий через ХИТ, прямо пропорционален скорости общей токообразующей и отдельных электродных реакций. Поэтому ток может рассматриваться как количественная мера скорости этих реакций, выраженная в электрических единицах.