Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
пособия по химии / лекции по ТД / Электрохимия, ч.2(конспект лекций) / Лекция по теме Химические источники тока.doc
Скачиваний:
212
Добавлен:
16.05.2015
Размер:
128 Кб
Скачать

Cхемы щелочных аккумуляторов:

( - ) Cd │KOH, LiOH │NiO(OH), C (+)

( - ) Fe │KOH, LiOH │NiO(OH), C (+)

Окислительно-восстановительные процессы, протекающие при работе щелочного аккумулятора (Сd–Ni) могут быть представлены следующими уравнениями:

(-) A : Cd + 2 OH- Cd (OH )2 + 2

(+) K : 2 NiO(OH) + 2 H2O + 2 2 Ni(OH)2 + 2 OH -

2 NiO(OH) + 2 H2O + Cd Cd( OH )2 + 2 Ni( OH )2

В отличие от свинцового аккумулятора срок службы щелочных аккумуляторов порядка 10 лет, они хорошо выдерживают перегрузку и длительное время пребывания в разряженном состоянии. Однако меньшая ЭДС и более высокая стоимость не позволяет во многих случаях заменить ими свинцовые аккумуляторы. Щелочные аккумуляторы выпускаются промышленностью различной удельной емкости (0,5 – 120 А-час).

В последние годы проводятся исследования по совершенствованию существующих и созданию новых аккумуляторов. Это обусловлено необходимостью создания экологически чистых автомобилей (электромобилей, не дающих вредных выбросов в окружающую среду) и длительного пребывания в космосе. Разрабатываются металл-газовые аккумуляторы (цинк-кислородные, никель-водородные, железо-воздушные и др.) с большим сроком службы. Среди новых аккумуляторов – аккумуляторы со щелочными анодами, неводными растворами электролитов (расплавы и твердые электролиты) и катодами на базе оксидов кобальта, никеля, марганца и ванадия. Они имеют, как правило, высокие удельную энергию и КПД.

  1. Топливные элементы

Топливные элементы (ТЭ) – перспективные химические источники тока (электрохимические генераторы), способные непрерывно работать за счет постоянного подвода к электродам новых порций реагентов и отвода продуктов реакции. Топливными элементами называются устройства, в которых химическая энергия окисления топлива превращается в электрическую энергию.

На практике наиболее часто применяются водородно-кислородный топливный элемент (рис. 1).

Рис. 1. Схема водородно-кислородного топливного элемента

1 – анод; 2 – электролит; 3 - катод

Устройство элемента чрезвычайно простое. В герметически закрытом сосуде установлено два пористых, металлических (чаще всего никелевых) электрода, разделенных слоем раствора гидроксида калия (натрия). В прибор подаются газообразный водород и кислород.

Схема водородно-кислородного ТЭ имеет следующий вид:

А(-) Ме, Н2 KOH, NaOH O2 , Me, (+) K ,

где Ме - проводник первого рода, играющий роль катализатора электродного процесса и токоотвода (например специально обработанные Ni, Co, металлы группы Pt ).

Элемент работает при 50 – 70 оС, при атмосферном давлении. На электродах протекают следующие реакции:

на аноде – окисление водорода

(-) А: H2 + 2OH-  2 H2O + 2

На катоде – восстановление кислорода

(+) К :O2 + H2O + 2 2 OH-

Во внешней цепи происходит движение электронов от анода к катоду, а в растворе – движение ионов OH- от катода к аноду. Суммированием уравнений анодной и катодной реакций получаем уравнение токообразующей реакции:

Н2 + O2 H2O + Е электр.

Таким образом, в водородно-кислородном ТЭ протекает процесс сгорания водорода с образованием воды. В результате протекания этой реакции в цепи генерируется постоянный ток и химическая энергия превращается в электрическую энергию постоянного тока.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.