Презентации 2 Еремин

Химические источники тока

•гальванические элементы

•аккумуляторы

•топливные элементы

Гальванические элементы – источники тока

одноразового действия; после расходования реагентов

становятся неработоспособными.

Аккумуляторы можно использовать многократно. При пропускании постоянного тока от внешнего источника происходит регенерация израсходованных реагентов (зарядка аккумулятора).

Свинцовый аккумулятор

Pb | H2SO4 | PbO2 | Pb

Электролит – 30 %-ный водный раствор H2SO4.

Электродные процессы :

Pb + SO42– – 2e = PbSO4

PbO2 + 4H+ + SO42– + 2e = PbSO4 + 2H2O

_______________________________________________________

Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42– = 2PbSO4 + 2H2O

При разряде аккумулятора реакция протекает слева направо, при заряде – справа налево.

Топливные элементы

способны непрерывно работать в течение длительного времени, пока к электродам подводятся реагенты.

Окислитель – кислород или воздух,

Восстановитель (топливо) – водород, гидразин, метанол, углеводороды и т. п.

Водородно-кислородный топливный элемент

H2 + ½ O2 = H2O(ж)

Удельная теплота: – H = 143 кДж/г H2 Полезная работа: – G = 118 кДж/г H2

при комнатной температуре

Твердополимерный ТЭ

Химические реакции в ТЭ протекают на пористых электродах (аноде и катоде), активированных платиновыми металлами.

На аноде катализатор уско-ряет превращение молеку-лярного водорода в ионы водорода (Н+) и электроны. Ионы Н+ проходят через мембрану на катод, где при участии катализатора реа-гируют с кислородом и превращаются в воду. Свободные электроны поступают во внешнюю цепь.

Коротко о главном

1.В окислительно-восстановительных реакциях происходит перенос электронов от восстановителя к окислителю. У восстановителя степень окисления увеличивается, а у окислителя — уменьшается. Многие ОВР можно рассматривать как перенос атомов O от окислителя к восстановителю и/или перенос атомов H от восстановителя к окислителю.

2.Окислитель и продукт его восстановления образуют сопряженную пару «окислитель-восстановитель». Чем сильнее окислитель, тем слабее сопряженный ему восстановитель, и наоборот.

3.Полуреакции восстановления окислителей характеризуются окислительновосстановительными потенциалами. Сильные окислители характеризуются большими положительными потенциалами. Потенциал полуреакции зависит от концентраций участвующих в полуреакции частиц.

4.ОВР — основа работы химических источников тока: гальванических элементов, аккумуляторов и топливных элементов. В химических источниках тока окисление и восстановление разделены в пространстве.

5.Электролиз — ОВР, протекающая под действием постоянного тока. С помощью электрического тока осуществляют те химические реакции, которые самопроизвольно протекать не могут.

28

Основные понятия

Окислитель, восстановитель (сопряженные)

Полуреакции окисления и восстановления

Электронный (электронно-ионный) баланс

Кислородный баланс

Электродный (редокс-) потенциал, ЭДС

Стандартный водородный электрод

Диаграмма Латимера

Химические источники тока: гальванические элементы, аккумуляторы, топливные элементы

Катод, анод

Электролиз

Основные формулы

Ox + ne R

Уравнение Нернста:

Связь ЭДС с термодинамическими свойствами:

rG = nFE

ln K = nFE RT