Применение гальванических элементов в строительстве

Электроосмотическая сушка заключается в переносе жидкости в толще стены под действием электростатического поля. Разность потенциалов, необходимая для перемещения ионов жидкости, создается с помощью гальванических элементов, которые монтируются непосредственно в теле влажной стены. Этот метод применяется для сушки кирпичных и каменных стен зданий и соору­жений.

Схема электроосмотического осушения стен с помощью гальванических элементов (гальваноосмоса) приведена на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 Электроосмотическое осушение стен с помощью гальванических элементов

При гальваноосмосе электроды (1) размещают с внутренней стороны стены, причем более активный из них – протектор (2) – в наиболее влажной среде (в грунте под зданием или ниже зоны промерзания). Сущность способа гальва-нических элементов заключается в использовании тока, создаваемого в сырой стене и грунте вследствие химических реакций, протекающих вокруг специально устроенных короткозамкнутых гальванических элементов.

Эти элементы подпитываются от протектора, заложенного в грунт и служащего причиной самопроизвольного возникновения тока, способствующего перемещению влаги в стене.

Так как два любых металла с разными нормальными электродными потенциалами дают некоторую их разность, гальванические элементы для электроосмотического осушения могут быть выполнены из самых разных металлов. Лучшими по максимальной и стабильной в течение года величине силы тока являются магниевые, магниево-литиевые, медно-цинковые и угольно-цинковые гальванические элементы.

Наибольшую разность потенциалов создают магниевые протекторы, причем длительность их службы при массе от 5 до 10 кг колеблется в пределах от 8 до 20 лет. Протекторы должны иметь цилиндрическую или шаровую форму, так как острые грани, углы и выступающие части быстрее разрушаются.

Электроосмотическое осушение стен гальваническими элементами пока не нашло широкого применения и находится в стадии дальнейшей разработки и совершенствования.

2.2 Экспериментальная часть

Цель работы: Ознакомление с устройством гальванических элементов и изучение окислительно-восстановительных процессов, протекающих при их работе.

Оборудование и реактивы: Милиамперметр; U – образный электро-литический мостик; химические стаканы; пробирки; наждачная бумага; пластинки меди, цинка, олова, алюминия, кадмия. Растворы: хлорида калия (KCl), насыщ.; сульфата меди (II) (CuSO₄), 1М; сульфата цинка (ZnSO₄), 1М, 0,0001М; сульфата железа (II) (FeSO₄), 1М; хлорида олова (II) (SnCl₂), 1М; ацетата свинца (II) ((CH₃COO)₂Pb), 1M; серной кислоты (H₂SO₄), 2н.

ОПЫТ 1. Исследование активности металлов

Налить в отдельные пробирки по 1 мл растворов солей цинка, железа (II), меди (II), олова (II), свинца (II) и H₂SO₄. Опустить в растворы (кроме раствора с одноименными ионами) пластинки металлического цинка. Отметить наблюдения. Повторить аналогичные опыты с пластинками меди, олова, кадмия, алюминия. Из каких растворов вытесняются металлы? Написать уравнения соответствующих окислительно-восстановительных реакций. Записать металлы по убыванию их восстановительной способности, определенной экспериментально. Выписать значения их стандартных электродных потенциалов (см. приложение В). Соответствует ли экспериментальный ряд металлов их положению в электрохимическом ряду напряжений?

ОПЫТ 2. Химический гальванический элемент

Собрать гальванический элемент, как показано на рисунке 2.8. Для этого цинковую и медную пластинки хорошо очистить наждачной бумагой и опустить в стаканы с растворами одноименных солей. Для замыкания внутренней цепи элемента, солевой мостик (гальванический ключ) заполненный раствором хлорида калия, опустить в растворы солей. Электроды с помощью проводов соединить с миллиамперметром. Что наблюдается?

Рисунок 2.8 Схема установки медно-цинкового гальванического элемента

Составить схему гальванического элемента. Указать, какие процессы происходят на электродах. Рассчитать ЭДС. До каких пор может работать данный гальванический элемент?

ОПЫТ 3. Концентрационный гальванический элемент

Две цинковые пластинки хорошо очистить наждачной бумагой и опустить в стаканы с растворами сульфата цинка разных концентраций: 1М и 0,0001 М. Пластики соединить с клеммами миллиамперметра, а стаканы – гальваническим ключом. Следить за показаниями миллиамперметра. Составить электрохимическую схему гальванического элемента с указанием процессов протекающих на электродах.

Рассчитать ЭДС полученного концентрационного элемента.

Провести расчет ЭДС гальванических элементов, если концентрации растворов сульфата цинка: 1М и 0,1М; 1М и 0,001М. В каком случае вырабатывается большее количество электричества, почему?