химический каталог




Курс общей химии

Автор Э.И.Мингулина, Г. Н.Масленникова, Н.В.Коровин, Э.Л.Филиппов

cpT, (XVI.4)

о

и если элемент разряжается при постоянном внешнем сопротивлении R, то по уравнению

Лк= ' [иМт«-1 (XVI.5)

где Л/ и AR — энергия элемента, которую он отдает во внешнюю цепь, соответственно при постоянном токе / или постоянном внешнем сопротивлении R; UCP — среднее напряжение при разряде элемента.

Важной характеристикой элемента служит удельная энергия, т. е. энергия, отнесенная к единице массы или объема элемента. Так как при увеличении тока напряжение элемента падает, то энергия и удельная энергия элемента также падают. Более высокую удельную энергию можно получить в элементах с большим значением ЭДС, малой поляризацией, малыми значениями электрохимических эквивалентов и высокими степенями превращения реагентов. В качестве анодов обычно применяются электроды из цинка и магния, катодов — электроды из оксидов металлов

(марганца, меди, ртути, серебра) и хлоридов (меди и свинца) на графите, а также кислородный электрод.

Рассмотрим для примера работу сухого марганцово-цинко-вого элемента, широко применяемого для питания радиоаппаратуры, аппаратуры связи, магнитофонов, карманных фонарей и др. Анодом в элементе служит цинковый электрод, катодом — электрод из смеси диоксида марганца с графитом, токоотводом

служит графит. В качестве электролита используется паста, состоящая из раствора хлорида аммония с добавкой муки или крахмала (загустители). Схема элемента

Zn | NH4CI | Mn02,C

На аноде происходит анодное окисление цинка, на катоде Mn(IV) восстанавливается до Mn(III). Суммарное уравнение токообразующей реакции:

Zn + 2NH4CI + 2Mn02 = [Zn(NH3)2]Cl2 + 2МпООН

Элемент имеет напряжение 1,2—1,6 В, удельную энергию 10— 50 Вт-ч/кг. В элементах с такими же реагентами, но с щелочным электролитом (КОН) получают более высокую удельную энергию 20—80 Вт-ч/кг. Если требуется высокая сохранность в рабочем состоянии, постоянное напряжение и высокая удельная энергия на единицу объема, используют ртутно-цинковые элементы:

Zn | КОН | HgO, С

Напряжение элемента 1,0—1,3 В, удельная энергия 50—130 ВтХ Хч/кг. Элементы применяются в портативных радиоприемниках и передатчиках, слуховых аппаратах, кардиостимуляторах.

Напряжение элементов можно увеличить при использовании анодов, имеющих электроотрицательный потенциал (см. табл. VII.1), например магния. Однако такие аноды в водных растворах подвергаются коррозии с выделением водорода, что приводит к потере емкости элемента при хранении (саморазряд). Поэтому разработаны резервные элементы, которые приводятся в рабочее состояние (активируются) непосредственно перед началом их использования. Примером может служить медно-хлори-сто-магниевый элемент, в котором анодом служит магний, а окислителем — хлорид меди (I). Элемент хранится в сухом состоянии и перед использованием заливается водой. Напряжение элемента 1,3—1,1 В, удельная энергия 30—60 Вт «ч/кг.

Коррозию можно предотвратить применением неводных растворов электролитов, в которых устойчивы даже щелочные металлы. В последние годы разработаны элементы с литиевыми анодами, неводными растворами электролитов (в гетрагидрофу-ране, пропиленкарбонате и др.) и катодными материалами на основе оксида марганца, оксида или сульфида меди (II), фторуглерода (CF)n или диоксида серы. Такие элементы харак

н2о

N.

теризуются высокими разрядным напряжением (2,0—3,0 В) и удельной энергией (200—500 Вт-ч/кг).

Не

р2

Рис. XVI.I. Схема кислородно-водородного топливного элемента

Топливные элементы и электрохимические энергоустановки. Если окислитель и восстановитель хранятся вне элемента и в процессе работы подаются к электродам, которые не расходуются, то элемент может работать длительное время. Такие элементы называют топливными. В топливных элементах химическая энергия восстановителя (топлива) и окислителя, непрерывно и раздельно подаваемых к электродам, непосредственно превращается в электрическую энергию. Удельная энергия топливных элементов зачительно выше гальванических. В топливных элементах используют жидкие или газообразные восстановители (водород, гидразии, метанол, углеводороды) и окислители (кислород и пероксид водорода).

Рассмотрим работу топливного элемента (рис. XVI. 1) иа примере кислородно-водородной системы с щелочным электролитом. В таком элементе происходит превращение химической энергии реакции окисления водорода Н2 + /2О2 = НгО в электрическую энергию. Топливный элемент состоит из анода /, катода 3 и ионного проводника 2. К аноду подводится топливо (восстановитель), в данном примере водород, к катоду — окислитель, обычно чистый кислород или кислород воздуха. Схема кислородно-водородного топливного элемента может быть записана в виде

Н2,М1КОН|М, 02

где М— проводник 1-го рода, играющий роль катализатора электродного процесса и токоотвода. На аноде элемента протекает реакция окисления водорода по уравнению

Н2 + 20Н~ — 2е~ = 2Н20

На катоде восстанавливается кислород

>/202 + Н20 + 2<Г = 20Ы

Во внешней цепи происходит движение электронов от аиода к катоду, а в растворе — движение ио

страница 193
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210

Скачать книгу "Курс общей химии" (2.81Mb)


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

 

 

Реклама
экраны в аренду
Компания Ренессанс: лестница раскладная на чердак - продажа, доставка, монтаж.
стул zeta цена
Предлагаем приобрести в КНС Нева DQ.B3VER.002 - КНС СПБ - мы дорожим каждым клиентом!

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
(09.12.2016)