Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Источники превращения энергии химической реакции в электрическую энергиюСодержание книги
Поиск на нашем сайте
Гальванические элементы – источники энергии одноразового использования. После окончания срока работы они выбрасываются. Их мировое производство достигает примерно 10 млрд штук в год. В гальваническом элементе не происходит никаких химических превращений, если элемент не подсоединен к потребителю электрической энергии (рис. 40). В гальваническом элементе, показанном на рис. 40, включенном в электрическую цепь с потребителем энергии (калькулятором, фонарем и др.), одновременно осуществляются две химические реакции. На катоде идет реакция восстановления Mn+4 пиролюзита MnO2 в Mn+3 манганита Mn2O3: 2NH4+(р-р)+2МnO2(т)+2е-® Mn2O3(т)+ 2NH3(г)+Н2О(ж). На аноде идет реакция окисления Zn в Zn2+. Она происходит на внутренней поверхности цинкового корпуса, выступающего в роли анода, при этом цинковая оболочка элемента истончается: Zn(т) ® Zn2+(р-р) + 2е-. Результатом электродных процессов является реакция:
2MnO2(т)+2NH4Cl(р-р)+Zn=Mn2O3(т)+2NH3(г)+ZnCl2(р-р) + Н2О(ж), DGr <0.
Вещества, расположенные у катода и анода, между собой не перемешиваются, так как они представляют собой густые пасты. Такие гальванические элементы называют «сухими». В пастах происходит движение ионов, только с меньшей скоростью, чем в водных растворах. Рис. 40. Сухой гальванический элемент. В качестве загустителя водного раствора электролита и превращения электролита в пасту может быть использована мука
Этой скорости перемещения ионов достаточно для проведения электрохимических реакций. Раздельное проведение реакций окисления на аноде и восстановления на катоде позволяет создать разность потенциалов на электродах и преобразовать энергию химической реакции в электрическую энергию гальванического элемента. Газообразный аммиак, который образуется в результате химической реакции в гальваническом элементе, связывается с помощью ZnCl2 в комплексную соль: 4NH3(г) + ZnCl2(р-р) = Zn[(NH3)4]Cl2(р-р). Кроме приведенного марганцево-цинкового гальванического элемента, существует множество модификаций сухих элементов, электролитом в которых служат не только соли, но и щелочи. Наиболее распространенные сухие элементы имеют разность потенциалов между электродами Е, равную 1,5 В. Топливные элементы Рассмотрим работу водородно-кислородного топливного элемента, в котором энергия горения водорода Н2(г) + 1/2О2(г) = Н2О(ж); DGr = - 237.2 кДж превращается в электрическую энергию. Схема устройства топливного элемента представлена на рис. 41.
Рис. 41. Схема водородно-кислородного топливного элемента с пористыми никелевыми электродами
В топливном элементе (-) (Ni) Н2(г)½КОН (р-р) ½½О2(г) (Ni) (+) осуществляются раздельно протекающие реакции: анод (окисление): 2Н2(г)+4ОН-(р-р) ®4Н2О(ж)+4е-; катод (восстановление): О2(г)+ 2Н2О(ж)+ 4е-®4ОН-(р-р). Сложение анодной и катодной реакций приводит к результату, который отвечает горению водорода в кислороде. Водородно-кислородные элементы нашли применение для питания бортовой аппаратуры космических кораблей.
Аккумуляторы Аккумуляторы - химические источники электрической энергии многократного действия. В каждом автомобиле устанавливается аккумулятор. Масштабы производства аккумуляторов сравнимы с производством автомобилей и других механических устройств, которые используют электрический ток для запуска двигателя. Аккумулятор как источник электрической энергии многократного действия имеет несомненные преимущества перед гальваническими элементами. В свинцовом аккумуляторе (рис. 42) электроды представляют собой пластины из пористого свинца. Анод - пористый свинец, катод - также пористый свинец, содержащий в порах оксид свинца PbO2. Оба электрода прочно установлены в плоской пластмассовой банке, заполненной 35 – 40%-ным водным раствором серной кислоты. Аккумулятор, подсоединенный к стартеру, при включении запускает двигатель автомобиля. Энергия электрохимического процесса (разрядка аккумулятора) превращается в механическую работу. При разрядке аккумулятора на катоде идет реакция восстановления. Степень окисления свинца изменяется от +4 в PbO2 до +2 в PbSO4): Pb+4O2-2(т)+HSO4-(р-р)+3H+(р-р)+2e- = Pb+2SO4-2(т) + 2H2O(ж). На аноде идет реакция окисления. Степень окисления свинца изменяется от 0 в Pb до +2 в PbSO4: Pb0(т) + HSO4-(р-р) = Pb+2SO4-2(т) + H+(р-р) + 2e-. Суммарная окислительно-восстановительная реакция: PbO2 + 2HSO4- + 3H+ + Pb⇄ 2PbSO4 + 2H2O + H+. В процессе разрядки электродные реакции протекают слева направо, в процессе зарядки - справа налево. При работе аккумулятора происходит изменение состава электродов. На обоих электродах образуется сульфат свинца PbSO4. Обычно каждая банка аккумулятора дает напряжение примерно 2В. Комплектуют аккумуляторную батарею из 6 банок, соединенных последовательно. Напряжение на концах аккумуляторной батареи 12В. 124Разрядка аккумулятора (при запуске двигателя) и зарядка аккумулятора (при работе двигателя внутреннего сгорания) осуществляются в процессе эксплуатации транспортного средства в течение многих лет.
Рис. 42. Свинцовый аккумулятор
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-10; просмотров: 405; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.119.192.2 (0.007 с.) |