химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

кции при активностях веществ, равных 1 моль/л, или относительных давлениях веществ, равных 1.

Соответственно ЭДС элемента или ячейки будут равны: для растворенных веществ

Е>=? +7Fln(ZvJ'«»lnai««-2v/nplna'"p)' (L25)

для газообразных веществ

? = ?o+_gLln(Zv.ijcxlnpJija[_2v.npln^.np)i (1.2й)

где Е\ = - Д G0/ (nF), называется стандартной ЭДС элемента или ячейки.

Например, для реакции (1.4) уравнение ЭДС имеет вид ?э = ?° + [ЯТ/ (2F)J In (Рн2 РЩ/Рщо)•Относительное давление Р равно отношению давления, выраженного в ки-лопаскалях, к 101,3 кПа.

17,

Значения стандартных ЭДС некоторых элементов приведены в табл. 1.1, из которой видно, что они близки к 1 В.

Таблица 1.1. Стандартная ЭДС и идеальные КПД некоторых элементов при 298 К

Токообразующая реакция ?°,В (Э?Э/ЭТ)298, мВ/К

Н2 + 1/2 02 = Н2Ож 1,23 -0,85 0,83 0,978

Н2 + 1/2 02 = Н2Ог 1,19 , -0,23 0,94 СН4 + 2 02 = С02 + 2 Н2Ог 1,04 -0,01 1,00 С + о2 = со2 1,02 0,01 1,00 0,95

С + 1/2 02 = СО 0,71 0,47 1,24 0,334

СО + 1/2 02 = С02 1,33 -0,45 0,91 0,93

Зависимость ЭДС от общего давления в системе может быть найдена из уравнения

(ЭЕэ/дР)т = (dG/дР)т / (п F) = - A V/(nF), (1.27)

где Д V - изменение объема системы в результате протекания химической реакции в расчете на 1 моль образовавшегося газа. Например, в случае реакции (1.4) Д V < 0, поэтому

/ ЗЕэ \

>0, адляреакции2С + 02 = 2СО Д V > 0, поэтому (Э Еэ/дР)т<0.

Зависимость ЭДС от температуры можно найти по уравнению

(Э Еэ/Й Т)р = - (3 G/ Э Т)р / (п F) = Д S/(n F), "(1-28)

где AS - энтропия химической реакции.

Из (1.28) следует, что с повышением температуры ЭДС элемента или ячейки растет, если энтропия реакции положительна, и уменьшается, если энтропия реакции отрицательна.

Стандартные значения энергии Гиббса реакций образования веществ в справочниках обычно приводятся для температуры 298 К. Соответственно для этой температуры можно Легко рассчитать стандартную ЭДС элемента или ячейки. Для расче18

та значений ЭДС при других температурах можно воспользоваться уравнением

Д G = Д Я - Т Д S. (1.29)

Соответственно ЭДС

Еэ =-Д H/(nF) + TAS/(nF), С1-30)

где АН- энтальпия химической реакции.

Если принять для некоторых пределов температур Д Н и AS постоянными величинами, то ЭДС в первом приближении можно легко рассчитать для любых температур в указанных пределах.

Для более точного определения ЭДС в широкой области температур необходимо учесть зависимость АН и A S от температуры:

т2

ДД2 = ДН1+ I AcpdT, (1.31)

т1

AS2 = ASl+ $Дср(ПпТ, (1.32)

где

A сР = 2 v>np ср;-пр -Z v;HCI Ср;иС1, (1.33)

здесь cP - теплоемкости веществ при постоянном давлении.

Подставив (1.31) и (1.32) в (1.30), можно найти зависимость ЭДС от температуры.

Как известно, Т A S выражает энергию реакции, которая может быть превращена только в тепло. На основании (1.29) можно определить теоретическое значение тепла QT, выделяемого или поглощаемого элементом или ячейкой при равновесных условиях,

От = Т AS = -(AH-AG). (1.34)

Если AS < 0, то элемент или ячейка при равновесии выдвг ляет тепло в окружающую среду.

Если Д S > 0, то элемент или ячейка при равновесии поглощает тепло из окружающей среды.

19

Если Д S = 0, то при равновесии элемент находится в адиабатических условиях. Обозначив

4H/(nF) = -V С1-35)

можно с учетом (1.35) привести уравнение (1.34) к виду

Электродный потенциал, который устанавливается на электроде при равновесии, получил название "равновесный потенциал", Fp.

Разность равновесных электродных потенциалов элемента равна ЭДС

(1.41)

или

(1.36)

Уравнение (1.36) также позволяет рассчитывать тепло, выделяемое или поглощаемое элементом при равновесных условиях.

1.2.2. Электродные потенциалы и ЭДС. Как указывалось в § 1.1, элементы и ячейки состоят из двух электродов, каждый из которых характеризуется определенным электродным потенциалом. На многих электродах устанавливается равновесие, при котором скорость реакции электроокисления равна скорости реакции электровосстановления: где Ер, Ер - равновесные потенциалы положительных и отрицательных электродов элемента.

Равновесный электродный потенциал ?р зависит от природы электродной реакции, температуры и активности растворенных веществ или парциального давления газообразных веществ. Например, для реакции (1.37) равновесный потенциал электро-. да?ох/я Ра-вен:

в случае растворенных веществ

nF

aV Ox Ox

(1.42)

aR

Ох + п ег

(1.37)

в случае газообразных веществ

где Ох,й- окисленные и восстановленные формы вещества.

В соответствии с законом Фарадея скорости электрохимических реакций v можно выразить через ток J:

E°*^=?Ox/R+-n7lnЮх Ox

(1-43)

(1.38)

I = nFv или через плотность тока J: j = I/Sr = nFv/Sr>

(1.39)

где Sr - площадь поверхности электрода.

Плотность прямого J и обратного 7токов электродной реакции при равновесии получила название "плотность тока обмена":

з0=У=У.

где Efex/g - стандартный электродный потенциал; Eg^ = Е Qx/R при активностях реагирующих веществ,

страница 6
< 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

Скачать книгу "Электрохимическая энергетика" (2.11Mb)


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

 

 

Реклама
лестничные марши железобетонные цена
женские сумки для ноутбуков 15.6
acer моноблок цена
порядок сборки вентиляционной установки nvs 39 v

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
(17.08.2017)