химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

иво. Наиболее реакционноснособным видом топлива является водород. Водородно-кислородные элементы обычно изготовляют с применением мелкопористых угольных или никелевых электродов, погруженных в щелочной раствор электролита. Схематически такой элемент можно представить в виде

(-) (Ni)H2 i КОН (30 -40%)! 02{№) (+)

При работе элемента на отрицательном электроде протекает электродная реакция

2Н2 + 40Н" —> 4Н20 + 4е~

а на положительном

02 + 2Н20 + 4е~ —> 40Н" Суммарная реакция

2Н2 + 02 —> 2Н20 (ж)

Выше было указано (см. гл. XX. 11), что теоретическое значение э. д. с. водородно-кислородного элемента при 25 °С равно 1,229 в и не зависит от состава раствора — электролита.

При разрядке водородно-кислородных элементов напряжение держится в пределах 0,7—0,9 в, в зависимости от плотности разрядного тока на электродах (в лучших конструкциях элементов плотность тока достигает 200—300 ма/см2).

Другие виды газообразного топлива (окись углерода, углеводороды) практически могут быть использованы в топливных элементах только при повышенных температурах (выше 400—500 °С). В таких высокотемпературных элементах в качестве электролита используют либо расплавы углеродистых солей щелочных металлов, либо твердые электролиты с анионной (кислородной) проводимостью.

Попытки непосредственно использовать твердый уголь в топливных элементах пока не увенчались успехом. Уголь может быть использован только после предварительной газификации его. Если газификацию осуществить при помощи СОг, наблюдается следующая последовательность реакций:

газификация

С + С02 —> 2СО

в топливном элементе

2СО + 02 —? 2СОа

суммарная реакция

с + о2 —? со2

Разработка топливных элементов находится еще в начальной стадии. Принципиально доказана возможность использования некоторых видов топлива в топливных элементах и превращения их

химической энергии в электрическую с практическим к. п. д. до 75— 90% (в тепловых машинах к. п. д. не превышает 40%). Однако вследствие разных технологических и эксплуатационных трудностей (недостаточная длительность работы, повышенные требования к чистоте топлива и др.) экономические преимущества топливных элементов, даже с учетом более высокого к. п. д. использования топлива, пока еще не ясны; поэтому вопрос о возможности использования их для производства электроэнергии вместо тепловых электростанций требует еще дальнейшего изучения. Несомненно, однако, что для более ограниченных целей топливные элементы в ближайшем будущем найдут широкое применение.

ГЛАВА XXIV

КИНЕТИКА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

§ 1. Введение. Электролиз

В предыдущих главах были рассмотрены равновесные состояния процессов внутри электролитов с участием ионов (электролитическая диссоциация, гидролиз, сольватация и т. д.) и процессов на электродах (электрохимические реакции и характеризующие их параметры— обратимые электродные потенциалы). Эти состояния не зависят от времени, к ним применимы оба основных закона термодинамики. Поэтому соответствующие закономерности называются термодинамическими, а раздел электрохимии, посвященный им, — термодинамикой электрохимических процессов. Для электродных процессов равновесие характеризуется отсутствием электрического тока.

Процесс прохождения электрического тока конечной силы не является равновесным, и явления, связанные с прохождением тока, зависят от времени. Мы рассмотрели уже такие явления, как электропроводность электролитов, и касались явлений трения. При этих явлениях с течением времени состояние раствора и отдельных его частей изменяется . Кроме того, параметры, характеризующие процесс, зависят от силы тока, величина которого может быть регулируема извне.

дой части раствора при прохождении тока может оставаться неизменным в течение неопределенного значительного промежутка времени. Подобного типа неравновесные состояния называются стационарными. Такие состояния возможны также при переносе тепла, диффузии растворенного вещества и при других необратимых процессах.

В этой главе рассмотрены электродные процессы в их зависимости от силы тока, т. е. неравновесные, главным образом стационарные процессы, протекающие на электродах во времени. Этот раздел электрохимии называется кинетикой электрохимических (или электродных) процессов или кратко — электрохимической кинетикой .

Электрохимическая кинетика основывается как на общих положениях химической кинетики, так и на частных закономерностях, характерных только для электрохимических процессов. Так, следует отметить справедливость для электрохимии основного постулата химической кинетики, применимость понятия энергии активации для многих электрохимических процессов, положительное влияние температуры на скорость электролиза и т. п.

Электрический ток может протекать в результате замыкания электрохимического элемента, образуемого электродами и электролитом, или под влиянием приложенной к системе электроды — электролит внешней разности потенциалов. В последнем случае явления, проходящие на границах электрод — электролит, называются электролизом и состоят в выделении веществ (металлы, газы) из электролита на электроде, в растворении вещества электрода и в изменении состава электролита вблизи поверхности электрода.

Электролитические методы получения металлов (алюминия, магния) из солевых расплавов, получение газообразного хлора и раствора щелочи электролизом растворов поваренной соли, производство персульфата, перхлората и перманганата, окисление и восстановление органических веществ (получение йодоформа, электрохлорирование бензола, электровосстановление нитробензола) и многие другие технические применения электролиза приобретают все большее значение.

Наряду с общими закономерностями кинетики гетерогенных процессов достаточно отчетливо выражена и специфичность электрохимических процессов.

Прежде всего необходимо отметить, что электрохимическим путем можно проводить и такие реакции, которые химическим путем при обычной температуре не идут. Самопроизвольные реакции всегда сопровождаются уменьшением свободной энергии; электрохимическим же путем можно проводить реакции, сопровождающиеся увеличением свободной энергии. Например, реакция разложения воды при обычной температуре не идет, но процесс соединения водорода с кислородом в присутствии катализатора протекает легко. Электрохимическим путем (электролизом) вода легко разлагается уже при обычной температуре.

Возможности электросинтеза шире, чем возможности обычного химического синтеза, так как необходимая свободная энергия доставляется системе извне в виде энергии электрического тока.

Суммарную скорость электрохимического процесса можно не только легко определить по величине силы тока, протекающего в цепи, но и регулировать путем изменения силы тока.

Скорость электрохимического процесса зависит от э. д. с, т. е. от разности потенциалов между электродами, и существенно зависит от условий диффузии ионов. Аналогично скорость отдельного электродного процесса должна зависеть от потенциала электрода.

Определяющее влияние на скорость электродног

страница 157
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
real-flame tokio
решетка вр-и 300х300
набор для специй из нержавеющей стали
мощный свтодиодный прожектор

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.02.2017)