180 likes | 452 Views
ELEKTROCHEMIE. Elektrochemie vědní obor, který se zabývá rovnováhami a ději v soustavách, v nichž se vyskytují částice nesoucí elektrický náboj. GALVANICKÉ ČLÁNKY Vnějším spojením obou elektrod dochází k samovolné reakci – soustava koná práci, poskytuje elektrickou energii
E N D
ELEKTROCHEMIE Elektrochemie vědní obor, který se zabývá rovnováhami a ději v soustavách, v nichž se vyskytují částice nesoucí elektrický náboj.
GALVANICKÉ ČLÁNKY Vnějším spojením obou elektrod dochází k samovolné reakci – soustava koná práci, poskytuje elektrickou energii TYPY GALVANICKÝCH ČLÁNKŮ • Primární – nevratné, nedají se znovu nabít • Sekundární – vratné, dají se znovu nabít, akumulátory • Palivové články – přivádí se nepřetržitě palivo, elektrody se neúčastí reakce 2
Primární články: Daniellův článek • Zn a Cu plíšek v roztoku svých solí Zn ……………………….., Cu ………………………… (……………………………………..) • napětí = 1,1 V …….., také LECLANCHEŮV článek elektrolyt původně jen NH4Cl vylepšen ZnCl2 – delší výdrž, nevyteče napětí = …… – ……………., se oxiduje a rozpouští se redukuje a sráží do spotřebování výchozích látek suchý monočlánek 1,5 V 3
TYPY GALVANICKÝCH ČLÁNKŮ Suchý článek (zinkochloridový) – PRIMÁRNÍ jeho výhodou je pastovitý elektrolyt ztužený škrobem. Zápornou elektrodu tvoří zinek, který se oxiduje, kladnou je prášek oxidu manganičitého (manganse redukuje), který je rozmíchaný s grafitem na uhlíkové tyčince v tuhém elektrolytu. + Uhlíková tyčinka Kladná elektroda MnO2 + C prášek napětí = 1,5 V – monočlánek Záporná elektroda Zn - Elektrolyt NH4Cl + ZnCl2(V alkalickém článku slouží jako elektrolyt pasta KOH.)
Děje probíhající v suchém článku Zn → Zn2+ + 2e- Zn2+ + 2NH4Cl + 2OH- → [Zn(NH3)2Cl2] + 2H2O diammin – dichlorozinečnatý komplex • Elektrony nepřecházejí do elektrolytu – zůstávají na zinkové elektrodě a tak na ní vzniká záporný náboj • Pokud zapneme elektrický spotřebič, začnou uvolněné elektrony procházet elektrickým obvodem: na C elektrodě(katodě) redukují MnO2 na oxid-hydroxid manganitý 2MnO2 + 2H2O + 2e- → 2 MnIIIO(OH) + 2OH- výsledná reakce: Zn0 + 2 NH4Cl + 2 MnIVO2 → 2 MnIIIO(OH) + [ZnII(NH3)2Cl2]
1:celý článek 2:kovový vnější obal s potiskem 3:zinková záporná elektroda 4:uhlíková tyčinka 5:kladná elektroda (oxid manganičitý a práškový uhlík nasáklý elektrolytem) 6:papírový separátor 7:polyethylénová nepropustná vrstva 8:těsnící kroužky 9:záporný pól 10:kladný pól (původně připevněn k uhlíkové tyčince) Rozebraný zinko-chloridový článek (podobný zinko-uhlíkovému) 6
Rtuťový článek do naslouchátek, hodinek napětí = 1,35 V delší životnost než suchý Leclancheův Alkalický článek ocelový váleček katoda z MnO2 anoda - práškový Zn v elektrolytu (KOH nebo NaOH a voda) dnes nejpoužívanější 7
Lithiový článek dlouhá životnost kardiostimulátory aj. Zleva: kovový obal - anoda s vrstvou lithia (poškrábaná místa na vzduchu rychle oxidují), pórovitý separátor, katoda z oxidu manganičitého, kovová mřížka jako "sběrač proudu", kovový obal - kladný pól. Dole těsnící plastový kroužek 8
AKUMULÁTOR – sekundární článek Galvanický článek, který lze elektrolýzou opakovaně nabíjet.Využívá se v automobilech a všude tam, kde by mohl výpadek elektřiny ze sítě ohrozit provoz - v osvětlovacích zařízeních, nemocnicích, zabezpečovacích zařízeních, v telekomunikaci, v jaderných elektrárnách... Zátka Pól Hladina elektrolytu Spojovacímůstek Přepážka Pb deska Zesílené dno Porézníizolačníhmota Přepážka PbO2 deska
Akumulátor - řez spojovacímůstek přepážka Pb deska PbO2 deska porézníizolační hmota zesílené dno
Popis olověného akumulátoru • Desky ve tvaru mřížky (co největší povrch) • Na mřížku je nanesena pasta ze síranu olovnatého a kyseliny sírové • Desky jsou odděleny tzv. separátorem • Elektrolytem je zředěná H2SO4 • Napětí tohoto akumulátoru je 2VJednotlivé články jsou sériově spojeny spojkami. • Akumulátor 6V se tedy skládá ze tří článků po 2 V • Jmenovitá kapacita akumulátoru v našem vozidle je 84 Ah /ampérhodin/. V poslední době výrobní závod dodává menši typ akumulátoru o kapacitě 56 Ah.
Princip akumulátoru - vybíjení Na obou elektrodáchprobíhají redoxní reakce. - + Pb Pb+PbO2 Pb+H2SO4↓PbSO4+H2 PbO2+H2SO4↓PbSO4+H2 Pb0↓PbIIOX. PbIV↓PbIIRED. H2SO4 - 2e- + 2e- Elektrody se při reakci s kyselinou pokrývají vrstvou PbSO4. Ta brání průchodu elektronů = akumulátor je vybitý.
Olověný akumulátor Reakce: vybíjení Pb +PbO2 +2 H2SO4 2 PbSO4 +2H2O nabíjení 1 sada deskových elektrod dává 2 V → napětí 6,12, 24 V podle počtu sad 13
Nabíjení akumulátoru Principem je obrácení směru reakcí. Akumulátor připojíme ke zdroji stejnosměrného proudu stejné velikosti, ale opačného směru. To způsobí obrácení směru reakcí – rozpuštění PbSO4. Akumulátor je opět ve stavu, v jakém byl před vybíjením.
Nikl-kadmiový akumulátor NiMH akumulátor anoda - směs hydridů kovů (Ni, Co, Mn… ) katoda NiO(OH) elektrolyt - vodný roztok KOH Lithium-iontový akumulátor anoda uhlík, katoda oxid kovu, elektrolyt lithiová sůl mobily, notebooky… 15