Ogniwa galwaniczne i paliwowe
|
|
- Izabela Leszczyńska
- 7 lat temu
- Przeglądów:
Transkrypt
1 Ogniwa galwaniczne i paliwowe Sławomir Domagała KATEDRA CHEMII NIEORGANICZNEJ I ANALITYCZNEJ Akademia Ciekawej Chemii /2017
2 Ogniwo galwaniczne układ dwu elektrod (półogniw) zanurzonych w elektrolicie zamieniający bezpośrednio energię chemiczną na energię elektryczną prądu stałego proces ten następuje w wyniku reakcji elektrochemicznych (tzn. reakcji chemicznych z oddawaniem lub przyłączaniem elektronów)
3 Półogniwo - układ, w którym istnieje równowaga pomiędzy dwoma różnymi co do stopnia utlenienia formami tej samej substancji Na powierzchni metalu ustala się stan równowagi Cu Cu e -
4 Ogniwo składa się z: dwóch różnych elektrod zanurzonych w tym samym roztworze elektrolitu lub dwóch identycznych elektrod zanurzonych w różnych roztworach. elektrody są połączone tak, że możliwy jest przepływ prądu elektrycznego po zamknięciu obwodu zewnętrznego przewodnikiem jony powstałe w wyniku dysocjacji powodują powstawanie na powierzchniach elektrod podwójnych warstw elektrycznych dlatego elektroda zyskuje pewien potencjał względem roztworu
5 ogniwo posiada dwa bieguny: "+" katoda "-" anoda na ujemnym biegunie baterii zbierają się elektrony jeżeli połączymy przewodem biegun ujemny z dodatnim - elektrony będą przemieszczać się z bieguna ujemnego do dodatniego prąd płynie w stronę przeciwną! bateria wyczerpie się szybko katoda anoda
6 Konwencja Sztokholmska 1.W zapisie ogniwa po jego prawej stronie umieszczamy elektrodę, na której zachodzi proces redukcji (przyjmowania elektronów) - katodę zaś po lewej elektrodę, na której zachodzi proces utlenienia (oddawanie elektronów) anodę (-) anoda roztwór anodowy roztwór katodowy katoda (+) - oznacza granicę faz - oznacza klucz elektrolityczny - oznacza membranę półprzepuszczalną składniki danej fazy wymieniamy kolejno oddzielając je przecinkami dla faz gazowych podaje się ciśnienia cząstkowe składników, dla roztworów podaje się stężenia 2.SEM ogniwa oblicza się odejmując od potencjału elektrody PRAWEJ (katody) potencjał elektrody LEWEJ (anody) SEM = E P E L 3.Jeśli tak obliczona SEM > 0 to proces w ogniwo jest samorzutny
7 Schemat przedstawiający działanie oraz reakcje elektrodowe podczas elektrolizy oraz pracy ogniwa.
8 Siła elektromotoryczna ogniwa - SEM różnica potencjałów dwóch półogniw otwartego ogniwa elektrochemicznego (przez ogniwo nie płynie prąd, znajduje się ono w stanie równowagi) SEM = E katody - E anody źródłem SEM są reakcje przebiegające w półogniwach SEM zależy od aktywności jonowej składników półogniw, temperatury i ciśnienia katoda charakteryzuje się zawsze wyższym potencjałem!!
9 Potencjał półogniwa potencjał półogniwa (mierzony względem standardowej elektrody wodorowej) można obliczyć za pomocą równania Nernsta: E E 0 RT a ln nf a E 0 - potencjał standardowy (wielkość charakterystyczna dla danego układu), R - stała gazowa, J/mol K T - temperatura w skałi Kelvina, F - stała Faraday'a (96450 C), n - liczba elektronów przenoszonych w reakcji red-ox. po podstawieniu stałych liczbowych i zamianie ln na log otrzymujemy: utl red E E log n a a utl red gdy: a utl = [utl] i a red = [red] E E log n [utl] [red]
10 kryterium podziału: samorzutny lub wymuszony przebieg procesu ELEKTROLIZERY Procesy elektrodowe nie są samorzutne są wymuszane przepływem prądu z zewnętrznego źródła napięcia OGNIWA GALWANICZNE: Procesy elektrodowe przebiegają samorzutnie układ dwu półogniw, w których kosztem energii chemicznej powstaje energia elektryczna
11 Rodzaje ogniw galwanicznych kryterium podziału: możliwość regeneracji Ogniwa dzielimy na pierwotne i wtórne. Pierwotne po wyczerpaniu nie nadają się do dalszego użytkowania, np. ogniwo Lecklanche'go Wtórne można regenerować przez ładowanie np. akumulatory
12 Rodzaje ogniw galwanicznych inne kryteria podziału rodzaj elektrolitu: ogniwa dzielimy na kwasowe i zasadowe rodzaj materiału elektrodowego metaliczne: Cu, Zn, Pb, Ni, Cd, Hg, Ag, Li grafitowe
13 Historia ogniw galwanicznych
14 Luigi Galvani ( ) Włoski lekarz, fizyk i fizjolog. Profesor Uniwersytetu w Bolonii. Prekursor badań elektrofizjologicznych.
15 Strona z notatnika Galvaniego W 1786 roku Galvani dokonał słynnego odkrycia przy jednoczesnym dotknięciu mięśnia wypreparowanej kończyny żaby dwoma różnymi metalami - połączonymi ze sobą jednym końcem - mięsień kurczy się
16 Pierwsze ogniwa galwaniczne (ogniwa kwasowe) -Volty -Zamboniego -Daniela -Clarka -Bunsena -Westona -Plantego -Leclanchego
17 Pila di Volta
18 Alessandro Volta ( ), fizyk, profesor na uniwersytetach w Como i Pavii we Włoszech. Jako pierwszy zbudował ogniwo galwaniczne.
19 Ogniwo Volty U = 1,1 V blaszki Zn i Cu zanurzone w wodnym roztworze H 2 SO 4 - Zn H 2 SO 4 Cu + Anoda (-) Zn Zn e- Katoda (+) 2H + + 2e - H 2 Pila di Volta
20 Alessandro Volta prezentuje ogniwo Napoleonowi (obraz G. Bertiniego z 1897 r.) muzeum Volty w Como W 1801 roku, w Paryżu Volta zademonstrował swoją baterię przed Napoleonem w dowód uznania Voltę został hrabią i senatorem Królestwa Lombardii W 1881 r. dla uczczenia jego pamięci jednostkę napięcia nazwano od nazwiska A. Volty
21 Zrekonstruowany gabinet A. Volty na Uniwersytecie w Pawii Tempio Voltiano - Mauzoleum A.Volty w Como
22 Ogniwo Zamboniego
23 Giuseppe Zamboni , ur. i zm. w Wenecji) fizyk na Uniwersytecie w Veronie Verona
24 Stos Zamboniego (tzw. suchy stos Duluc) rodzaj "baterii elektrostatycznej papierowe dyski powleczone folią Ag lub Zn z jednej strony oraz MgO z drugiej jako lepiszcze stosowano miód Dyski ok 20 mm średnicy są składane w stosy, po kilka tysięcy warstw, a następnie skompresowane w szklanej tubie generuje napięcia rzędu kilku tysięcy woltów ale natężenie prądu jest tylko rzędu nanoamperów w latach 80tych XX wieku stosowane lampach kineskopowych oxfordzki dzwon elektryczny od 1840 roku jest zasilany stosami Zamboniego
25 Ogniwo Daniella
26 John Frederic Daniell ( ) chemik i fizyk angielski oprócz ogniwa, wynalazł higrometr barometr wodny Chapel on the Strand Campus The Maughan Library on Chancery Lane is the College's main library
27 Ogniwo Daniella U = 1,103 V płytka Zn zanurzona w ZnSO 4 płytka Cu zanurzona w roztworze CuSO 4 oba półogniwa nie stykają się ze sobą bezpośrednio są połączone kluczem elektrolitycznym - najczęściej wykonanym z roztworu (KCl) w agarze klucz elektrolityczny: zapobiega mieszaniu się roztworów elektrolitów oraz zapobiega gromadzeniu się nadmiaru ładunku na anodzie: Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2e - na katodzie: Cu 2+ (aq) + 2e - Cu (s)
28 Ogniwo Clarka
29 Ogniwo Clarka (1873) U = 1,434 V (15 0 C ) anoda Zn lub amalgamat cynku, katoda Hg, rtęć w nasyconym roztworze ZnSO 4 + stały ZnSO 4 Zalety: wytwarza stabilne napięcie szczególnie użyteczne w pracy laboratoryjnej Zn/ZnSO 4,sat [ZnSO 4 x H 2 O][Hg 2 SO 4 ]/Hg + podczas pracy rozładowania zachodzi reakcja: Zn + Hg 2 SO 4 ZnSO 4 + 2Hg.
30 Ogniwo Bunsena
31 Ogniwo Bunsena (1841) U= 1,7 V A (katoda) - ceramiczne naczynie, w którym znajduje się cylindryczna płytka cynkowa (Zn) B (anoda)- wewnątrz katody umieszczone jest ceramiczne naczynie, w którym jest grafitowy pręt Ceramika wewnętrznego naczynia jest porowata, zapewnia przepływ prądu ogranicza mieszanie elektrolitu z depolaryzatorem elektrolitem jest roztwór H 2 SO 4 (10%) depolaryzatorem elektrody węglowej jest HNO 3 anoda Zn (s) Zn 2+ (aq) + 2e - katoda NO H + + 3e - NO + 2H 2 O E=-0.76 V E=0.96 V 3Zn + 8H + + 2NO 3-3Zn NO + 4H 2 O E=1.72 V W procesie utleniania Zn na anodzie i redukcji HNO 3 na katodzie wytwarza się bezbarwny NO i szybko przekształca się w kontakcie z powietrzem w brunatny NO 2
32 Niedoskonałości pierwszych ogniw galwanicznych 1. zbieranie się na elektrodzie miedzianej pęcherzyków H 2, które zmniejszały jego reagującą powierzchnię 2. wytrącanie się osadu ZnSO 4 na płytce Zn 3. stały wzrost oporu wewnętrznego ogniwa i zmniejszenie napięcia na jego biegunach
33 Rozwiząniem tych problemów zajął się - francuski chemik, Georges Leclanché zastąpił on płytkę Cu - prętem grafitowym pozostawił Zn jako biegun ujemny jako elektrolitu użył stężonego roztworu NH 4 Cl
34
35 Georges Leclanché ( ), chemik francuski, ukończył Oxford i École Centrale Paris École Centrale Paris laboratorium Leclanché go rue de Bellefond/ rue de Laval w Paryżu
36 Katoda w ogniwie Leclanché Elektroda Grafitowa Płócienny woreczek Dwutlenek manganu
37 ogniwo Leclanche biegunem ujemny obudowa Zn biegun dodatni pręt grafitowy w MnO 2 elektrolit pasta NH 4 Cl, ZnCl 2, H 2 O i ziemia okrzemkowa
38 Anoda (elektroda Zn) Zn Zn e - Katoda (elektroda węglowa): redukcja jonów amonowych 2NH e- 2NH 3 + H 2 powstający amoniak jest wiązany przez Zn 2+ Zn NH 3 [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ powstający H 2 jest wiązany przez MnO 2, który pełni rolę depolaryzatora 2MnO 2 + H 2 Mn 2 O 3 + H 2 O
39 Ogniwo Westona
40 Edward Weston angielski chemik Oswestry, (hr. Shropshire) Wielka Brytania
41 Ogniwo Westona U= 1,0185-1,0187 V elektroda dodatnia Hg elektroda ujemna - amalgamat Cd elektrolit - nasycony roztwór CdSO 4 Cd + Hg 2 SO 4 CdSO 4 + 2Hg Cd + Hg 2 2+ Cd Hg nad rtęcią znajduje się pasta z Hg 2 SO 4 utarta z CdSO 4 oraz z Hg w obu rurkach znajdują się także kryształy CdSO 4 całość wypełniona jest wodnym roztworem CdSO 4 przewężenia zapobiegają przemieszczaniu się roztworów
42 Ogniwo Westona - zastosowanie wzorzec jednostki miary napięcia elektrycznego
43
44 Raymond Gaston Planté ( ) fizyk i chemik francuski
45 AKUMULATOR OŁOWIOWY U = 2,23 V odnawialne źródło prądu elektrycznego Pb H 2 SO 4 PbO 2 Pb ANODA: Pb (staly) + HSO 4- + H 2 O PbSO 4(stały) +2e + H 3 O + KATODA: PbO 2(stały) + HSO H 3 O + + 2e PbSO 4(stały) + 5 H 2 O sumaryczna reakcja: rozładowanie Pb + PbO H 2 SO 4 2 PbSO H 2 O ładowanie
46 SEM akumulatora ołowiowego: E E E 0 0 RT F RT 2F ln a a ln a H 2 H 4 H SO 2 O 4 a 2 H a 2 2 O SO 2 4 pierwsze ładowanie akumulatora: na anodzie: A (+) Pb + 2 H 2 O PbO H + + 4e - elektroda pokrywa się stopniowo osadem PbO 2 obfite wydzielanie się gazu na anodzie, jest oznaką naładowania akumulatora: A (+) 2 H 2 O O H + + 4e - na katodzie ulegają redukcji kationy wodorowe: K (-) 4 H + + 4e - 2 H 2
47 praca ogniwa - pobierania prądu z ogniwa ołowiana anoda reaguje z kwasem siarkowym, tworząc osad PbSO 4 A (-) Pb + H 2 SO 4 PbSO H + + 2e - na katodzie w miejsce PbO 2 wytrąca się osad PbSO 4 K(+) PbO 2 + H 2 SO H + + 2e - PbSO H 2 O gęstość elektrolitu zmniejsza się dodatnia podczas ładowania anoda staje się dodatnią katodą, powstający osad PbSO 4 zwiększa opór wewnętrzny ogniwa, zmniejszając jego SEM
48 ponowne ładowanie akumulatora: A (+) PbSO H 2 O PbO 2 + H 2 SO H + + 2e - K (-) PbSO H + + 2e - Pb + H 2 SO 4 podczas ponownego ładowania gęstość elektrolitu rośnie pełne naładowanie akumulatora wiąże się z intensywnym wydzielaniem gazów, związanym z elektrolizą wody
49 Bezobsługowe akumulatory kwasowo-ołowiowe VRLA (valve regulated lead acid) wykonywane w dwóch technologiach: AGM - (Absorbed Glass Mat) elektrolit jest uwięziony w separatorach z włókna szklanego o dużej porowatości, Żelowej (Gel) elektrolit jest w postaci żelu, powstałym po wymieszaniu kwasu siarkowego z krzemionką
50 Zalety akumulatorów VRLA (w stosunku do tradycyjnych): - są przyjazne dla środowiska - nie wymagają uzupełniania elektrolitu - posiadają niższą opornośd wewnętrzną niż konwencjonalne akumulatory -są dużo mniejsze i prawie połowę lżejsze od konwencjonalnych akumulatorów - są bezpieczne i łatwe w użyciu, w ciągłej gotowości do pracy. Zastosowanie: - Pojazdy elektryczne - Elektrownie wiatrowe - Jachty, łodzie - Wózki inwalidzkie - Maszyny czyszczące - Maszyny transportowe i podnoszące - Wózki golfowe
51 NOWOCZESNE AKUMULATORY ALKALICZNE AKUMULATOR ŻELAZOWO NIKLOWY (Fe Ni) AKUMULATOR NIKLOWO KADMOWY (Ni Cd) AKUMULATOR CYNKOWO SREBROWY (Zn Ag) AKUMULATOR NIKLOWO CYNKOWY (Ni Zn)
52 AKUMULATOR ŻELAZOWO NIKLOWY (U = 1,40 V) (akumulator Edisona lub NiFe) zbudowany jest z płyt stalowych elektroda dodatnia : wodorotlenek niklu, nikiel i grafit elektroda ujemna sproszkowane Fe i Cd płyty dodatnie połączone są ze stalową obudową akumulatora Elektrolit 21% roztwór KOH lub LiOH Fe KOH NiO(OH) Ni rozładowanie Fe + 2 NiOOH + 2 H 2 O 2Ni(OH) 2 + Fe(OH) 2 ładowanie
53 AKUMULATOR ŻELAZOWO NIKLOWY Wynaleziony przez Wildman Jungner jako akumulator niklowo kadmowy w 1899 Thomas Edison zmodyfikował go w 1901 i zastąpił Cd - Fe Pierwsze zastosowanie jako akumulatory do samochodów produkowanych w Detroit Electric and Baker Electric Produkowane przez Edison's company od 1903 to 1972 (Edison Storage Battery Company in East Orange, NJ) Edison and a 1914 Detroit Electric, model 47 National Museum of American History)
54 AKUMULATOR NIKLOWO - KADMOWY (U = 1,35 1,40 V) katoda- NiO(OH) anoda -metaliczny kadm Cd KOH NiO(OH) Ni anoda: Cd + 2OH - Cd(OH) 2 + 2e - katoda: NiO(OH) + H 2 O + e - Ni(OH) 2 + OH - sumaryczna reakcja elektrodowa: rozładowanie Cd + 2 NiO(OH) + 2 H 2 O 2 Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2 ładowanie
55 Akumulatory niklowo-wodorkowe - Ni-MH (U=1.2 V) Katoda - płytka niklowa pokryta Ni(OH) 2 /NiO(OH) i zawierająca dodatki elektrodowe związki Co, Ca i materiały węglowe Anoda - wieloskładnikowy stop metali ziem rzadkich lub niklu z innymi metalami, typu AB5, np. MmNi3,55Al0,3Mn0,4Co0,75; typu AB2, np. Zr0,9Ti0,1Mn0,6V0,2Co0,1Ni1,1 z którym reaguje wydzielający się podczas ładowania wodór tworząc wodorek metalu Elektrolit - KOH nie zawiera toksycznych związków kadmu jak akumulator NiCd Posiada jedną z najwyższych gęstości energii (360 MJ/m³) katoda anoda NiO(OH) + H 2 O + e Ni(OH) 2 + OH MH + OH M + H 2 O + e MH + NiO(OH) M + Ni(OH) 2
56 zastosowanie akumulatorów Ni-MH Ogniwa NiMH długo nie wchodziły do produkcji masowej - konstrukcja wymaga absolutnej szczelności oraz odporności na wysokie ciśnienia. Jedynym rozwiązaniem jest związanie wodoru w związek chemiczny powstający podczas ładowania, a rozpadający się podczas rozładowywania ogniwa Związki takie odkryto pod koniec lat 60. XX wieku, a prace nad praktycznym zastosowaniem trwały do końca XX w Toyota Prius Plug-In Hybrid Concept na Frankfurt Motor Show w 2009 r. High power Ni MH battery of Toyota NHW20 Prius, Japan
57 AKUMULATOR CYNKOWO SREBROWY (U = 1,85 V) opracowany w 1941 roku lub Zn KOH + K 2 ZnO 2 AgO lub Ag 2 O Ag (-)Zn (s) KOH (aq) (30-40%) Ag 2 O (s) Ag(+) Anoda Zn (s) + 4OH - (aq) [Zn(OH) 4 ] 2- (aq) + 2e - Katoda Ag 2 O (s) + H 2 O (c) + 2e - 2Ag (s) + 2OH - (aq) rozładowanie 2 Zn + 2Ag 2 O + 4 KOH 2 K 2 ZnO Ag H 2 O ładowanie
58 Najnowsze ogniwa reakcje połówkowe półogniw o skrajnych wartościach potencjałów standardowych: elektroda E 0, V she Li Li + + e - 3,045 Na Na + + e - 2,714 Mg Mg e - 2,363 Ag Ag + + e + 0,799 Cl e 2 Cl - + 1,359 F e 2 F - + 2,870 F 2 2F V PbO 2 PbSO V Ag + Ag 0.79 V MnO 2 MnOOH ~ 0.7 V Cu 2+ Cu 0.34 V 2 H + H 2 0 V Ni 2+ Ni V PbSO 4 Pb V CdO Cd V Mg 2+ Mg -2.3 V Li + LI V
59 Daje to następujące możliwości zestawiania ogniw: 2 Li + F 2 2 LiF E 0 = 6,05 V (!!) 3Li + CoF 3 3 LiF + Co E 0 = 3,64 V Ca + CuF 2 CaF 2 + Cu E 0 = 3,51 V takie zestawienie bardzo aktywnych pierwiastków wymaga całkowicie niewodnych roztworów i doskonałych złączy elektrycznych zapewniają to hermetyczne kapsuły i elektrolity na bazie rozpuszczalników niewodnych takich jak: węglan propylenu (PC), dimetylosulfotlenek (DMSO) itp.
60 Wady ogniw alkalicznych 1. zużyte są niebezpieczne dla środowiska 2.zbyt mały zysk dla firm je produkujących akumulator jest bardzo trwały, a cena nie jest wysoka 3.mają niższą pojemność i większą masę od nowocześniejszych ogniw 1.są stosunkowo tanie Zalety 2. mogą być używane w ciężkich warunkach a także w środowiskach zagrożonych wybuchem 3.są odporne na złe warunki pracy czyli wysoką temperaturę (40 C) i przeładowania 4.nie mają tendencji do eksplozji przy wysokiej temperaturze
61 Ogniwa litowe
62 ogniwa litowe anoda Li metaliczny katoda w formie pasty ze sproszkowanego: MnO 2 (Li-Mn, "CR"), SOCl 2, BrCl, Li-BCX, SO 2, (CF) x ("BR") I 2, Ag 2 CrO 4, Ag 2 V 4 O 11 SVO, CSVO, CuO, Cu 4 O(PO 4 ) 2 CuS, PbCuS, FeS, FeS 2 Bi 2 Pb 2 O 5, Bi 2 O 3, V 2 O 5, CoO 2, CuCl 2, MnO 2 zmieszanych z grafitem i zanurzonych w ciekłym roztworze elektrolitu: elektrolit: jodek litu (LiI) rozpuszczalniki: węglan propylenu, dioksolan, dimetoksyetan Zalety: są odporne na temperatury od -35 do +60 st. C mają bardzo długi - bo aż 15 letni okres przydatności do użytku producenci baterii litowych twierdzą, że można nimi wykonad do 7 razy więcej zdjęd niż tradycyjnymi bateriami alkalicznymi
63 Sztuczny rozrusznik serca (stymulator serca, kardiostymulator) W Polsce żyje ponad osób z wszczepionym kardiostymulatorem, liczbę wszczepieo szacuje się na 9500 rocznie
64 Ogniwa litowo-jonowe
65 Ogniwo litowo-jonowe U=3,6 V materiał katodowy LiCoO 2 LiMn 2 O 4 LiNiO 2 LiFePO 4 Li 2 FePO 4 F potencjał 3.7 V 4.0 V 3.5 V 3.3 V 3.6 V LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O V Li(Li a Ni x Mn y Co z )O V materiał anodowy potencjał anoda: katoda: związli Li z C (grafitem), Ti, Si, Ge tlenki metali Grafit (LiC 6 ) V Elektolity sole litu : LiPF 6, LiBF 4 or LiClO 4 Rozpuszczalniki : węglan etylenu, dimetylu i dietylu Tytan (Li 4 Ti 5 O 12 ) Si (Li 4.4 Si) Ge (Li4.4Ge) 1-2 V V V
66 Działanie ogniwa litowo-jonowego anoda xli + - xe- + 6C Li x C 6 katoda LiCoO 2 Li x-1 CoO 2 + xli + + xe - Ograniczenia: Nadmierne rozładowanie powoduje powstanie Li 2 O i CoO Li + + LiCoO 2 LiO 2 + CoO Nadmierne przeładowanie (do 5.2 V) prowadzi do utworzenia tlenku kobaltu(iv) LiCoO 2 Li + + CoO 2 Akumulator litowo-jonowy, Varta
67 Ogniwa paliwowe
68 Juliusz Verne- jeden z twórców literackiego nurtu Science Fiction w roku 1874, w powieści Tajemnicza Wyspa napisał: Wierzę, że pewnego dnia woda będzie wykorzystywana jako paliwo, wodór i tlen które ją tworzą, używane razem bądź oddzielnie, będą stanowiły niewyczerpalne źródło ciepła i światła, na dużo większą skalę niż dzisiaj węgiel. Woda stanie się węglem przyszłości...
69 Ogniwo paliwowe - jest urządzeniem pozwalającym na ciągłą przemianę energii chemicznej paliwa w energię elektryczną oraz ciepło
70 Historia 1838 odkrycie przez szwajcarskiego chemika Christiana Schönbeina zasady działania ogniw paliwowych 1839 stworzenie przez walijskiego naukowca, sir Williama Grove pierwszego działającego ogniwa Lata 60-te XX wieku pierwsze praktyczne wykorzystanie ogniw paliwowych w czasie programów Sojuz, Apollo, Gemini, Skylab do produkcji energii elektrycznej i wody pitnej Specjaliści oceniają, że zastąpienie tradycyjnych metod wytwarzania energii elektrycznej z węgla przez ogniwa paliwowe powinno zmniejszyć emisję: dwutlenku węgla o 40% - 60%, tlenków azotu o 50% - 90%.
71 anoda i katoda rozdzielone są elektrolitem, który przepuszcza tylko dodatnio naładowane jony H + elektrody pokryte są warstwą katalizatora do anody dostarczane jest paliwo w postaci wodoru obecność katalizatora powoduje jonizację atomów wodoru - uwolnienie elektronów H 2 wlot H 2 wylot elektrony te przepływają przez obwód elektryczny na drugą stronę elektrolitu - do katody Zasada działania ogniwa paliwowego H H H H Anoda e - H + H + e - e - H H+ + e - Anoda 100 mm e - H + H + H + H + Membrana 480 mm Katoda O O H 2 O Katoda 10m m H 2 O O O 2cm (Anoda) H 2 2H + + 2e - H 2 O/O 2 wylot Grafitowa obudowa Kontrol temp. i ciśnienia O 2 wlot Porowata warstwa transportowa
72 e - H 2 wlot H 2 wylot H H H H e - H+ H+ e - e - H+ H+ e - H+ H+ H+ H+ O O H 2 O H 2 O O O H 2 O/O 2 wylot Grafitowa obudowa Kontrol temp. i ciśnienia O 2 wlot Porowata warstwa transportowa Anoda 100 mm Membrana 480 mm Katoda 10mm 2cm elektrony, które docierają do katody, pod wpływem warstwy katalitycznej, jonizują atomy tlenu jony tlenu O 2- łączą się z protonami tworząc cząsteczki wody (Katoda) O 2 + 4H + + 4e- 2H 2 O
73 Rodzaje ogniw paliwowych Ogniwa alkaliczne (AFC Alkaline Fuel Cell) Ogniwa polimerowe (PEMFC Polimer Electrolyte Membrane Fuell Cell) Ogniwa z kwasem fosforowym jako elektrolitem (PAFC Phosphoric Acid Fuel Cell) Ogniwa węglanowe (MCFC Molton Carbonate Fuel Cell) Ogniwa tlenkowo-ceramiczne (SOFC Solid Oxide Fuel Cell)
74 Podział ogniw paliwowych Rodzaj ogniwa Elektrolit Paliwo Temperatura pracy Sprawność Zastosowania Ogniwa alkaliczne (AFC Alkaline Fuel Cell) Roztwór KOH (35-50%) Czysty H o C 35-55% Transport, astronautyka Ogniwa polimerowe (PEMFC Polimer Electrolyte Membrane Fuell Cell) Membrana polimerowa (np. Nafion) Czysty H 2 (dopuszczalna zawartość CO 2 ) o C 35-45% Transport, astronautyka, energetyka Ogniwa z kwasem fosforowym jako elektrolitem (PAFC Phosphoric Acid Fuel Cell) Kwas fosforowy o dużym stężeniu Czysty H 2 (dopuszczalna zawartość CO 2 i CO do 1%) o C 40% Energetyczne źródła rozproszone Ogniwa węglanowe (MCFC Molton Carbonate Fuel Cell) Stopiona mieszanina węglanów litu i sodu, lub litu i potasu H 2, CO, CH 4, inne węglowodory (dopuszczalna zawartość CO 2 ) o C >50% Energetyka Ogniwa tlenkowoceramiczne (SOFC Solid Oxide Fuel Cell) Dwutlenek cyrkonu stabilizowany itrem H 2, CO, CH 4, inne węglowodory (dopuszczalna zawartość CO 2 ) o C >50% Energetyka
75 Alkaliczne Ogniwo Paliwowe - Alkaline Fuel Cell (AFC) Utlenienie wodoru na anodzie: H 2 + 2OH - 2H 2 O + 2e - Redukcja tlenu na katodzie: O 2 + 2H 2 O + 4e 4OH - pierwsze nowoczesne ogniwo paliwowe szeroko stosowane w amerykańskim programie kosmicznym Apollo Elektrolit to stężony (85% wag.) KOH Redukcja tlenu w środowisku zasadowym zachodzi szybciej niż w środowisku kwaśnym! 1: wodór 2:kierunek przepływu elektronów 3:odbiornik prądu 4:tlen 5:katoda 6:Elektrolit 7:anoda 8:woda 9:jony OH -
76 Alkaliczne Ogniwo Paliwowe Alkaline Fuel Cell (AFC) Ogniwo z programu kosmicznego Apollo U=0,78 V (pojedynczego ogniwa), U=27-31 V (baterii), I=800 ma/cm2, moc maksymalna do 1,42 kw, 57 cm, wysokość 1,12 m i masa 110 kg. Wymagają paliwa o dużej czystości Są czułe na obecność CO i CO 2 w utleniaczu (powietrzu)
77 Alkaliczne Ogniwo Paliwowe Alkaline Fuel Cell (AFC) Ogniwo z promu kosmicznego Discovery U=1,23 V (pojedynczego ogniwa), U=45-72 V (baterii), Wymagają paliwa o dużej czystości Są czułe na obecność CO i CO 2 w utleniaczu (powietrzu)
78 Ogniwa DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) Charakteryzują się niską temperaturą zachodzącej reakcji Przeznaczone są do zasilania urządzeń przenośnych (np. notebooki, telefony komórkowe) oraz do wykorzystania w transporcie
79 Ogniwa DMFC - (Direct Methanol Fuel Cell) ANODA: CH 3 OH + H 2 O CO H + + 6e E 0 = 0,016 V she CO 2 usuwany przez pochłaniacze, protony migrują przez membranę do przestrzeni katodowej, w której zachodzi reakcja typowa dla elektrody tlenowej: KATODA: O H + + 4e 2 H 2 O E 0 = 1,229 V she
80 Zalety ogniw paliwowych Wysoka sprawność produkcji energii elektrycznej Niski poziom hałasu Możliwość stosowania różnych rodzajów paliw Technologia bezpieczna dla środowiska naturalnego (H 2 O, CO 2 ) Nie istnieje problem emisji tlenków siarki i azotu (występują w śladowych ilościach) Brak ruchomych części pracujących w trudnych warunkach Możliwość ciągłej pracy (o ile jest dostęp do paliwa i utleniacza)
81 Wady ogniw paliwowych Niskie napięcie prądu uzyskiwane z pojedynczego ogniwa (<1V) Drogie materiały na katalizatory Stosunkowo niewielkie moce uzyskiwane z modułu Produkcja jedynie prądu stałego (czasami jest to zaletą) Podatność na wpływ zanieczyszczeń zawartych w paliwie Trudności z produkcją, magazynowaniem i dystrybucją paliwa (wodoru)
82 Zastosowania generatory energii elektrycznej generatory ciepła CHP, elektrownie małej mocy
83 Instalacja 250 kw ogniwa na gaz ziemny w Oberhausen w Niemczech w 2002 roku.
84 Ogniwo paliwowe oparte na stopionych węglanach - Molten carbonate fuel cell (MCFC) Anchorage (Alaska)
85 ZASTOSOWANIA W TRANSPORCIE Hybrydowy samochód z ogniwem paliwowym Austin A40 zbudowany przez Karla Kordescha (Austria) w Samochód GM Opel Zaphira z ogniwem paliwowym
86 ZASTOSOWANIE W PRZENOŚNYCH UKŁADACH Laptopy, telefony przenośne, ręczne kamery Do tych zastosowań wymyślono nowe ogniwo Miniature Direct Methanol Fuel Cell (DMFC), - miniaturowe ogniwo paliwowe z bezpośrednim zasilaniem metanolem
87 Podsumowanie Podział ogniw: elektrochemiczne i galwaniczne ogniwa galwaniczne: pierwotne i wtórne Pierwsze ogniwa galwaniczne ogniwa kwasowe Volty, Daniela, Clarka, Plantego, Leclanchego Ogniwa alkaliczne Ogniwa litowe i litowo jonowe (rozpuszczalniki niewodne i elektrolity) Ogniwa paliwowe perspektywy wykorzystania źródeł energii w przyszłości: zwiększaniem ich wydajności produkcji energii na masową skalę, redukcji zanieczyszczeń środowiska, spowodowanych pracą konwencjonalnych elektrowni węglowych.
88 Bibliografia 1) T. Chmielniak Technologie energetyczne 2) A. Czerwiński, Akumulatory baterie ogniwa, WKL ) Z. Rogulski, A. Czerwiński, Zbiórka i recykling akumulatorów i baterii w Europie, cz. I, Przemysł Chemiczny,83(4) (2004) , 4) Z. Rogulski, A. Czerwiński, Zbiórka i recykling akumulatorów i baterii w Europie, cz. II, Przemysł Chemiczny, 84(4) (2004) ,
89 Dziękuję za uwagę
Elementy Elektrochemii
Elementy Elektrochemii IV.: Ogniwa galwaniczne przykłady Ogniwa Pierwotne - nieodwracalne - ogniwo Volty (A.G.A.A. Volta 1800r.) - ogniwo Daniela (John Daniell 1836 r.) - Ogniwo cynkowo-manganowe (Leclanche,
Bardziej szczegółowoOd baterii z Bagdadu do ogniw paliwowych
Od baterii z Bagdadu do ogniw paliwowych Sławomir Domagała Akademia Ciekawej Chemii OGNIWA OGNIWA ELEKTROCHEMICZNE OGNIWA GALWANICZNE OGNIWA ELEKTROCHEMICZNE: Procesy elektrodowe nie są samorzutne są wymuszane
Bardziej szczegółowoPrzetwarzanie energii: kondensatory
Przetwarzanie energii: kondensatory Ładując kondensator wykonujemy pracę nad ładunkiem. Przetwarzanie energii: ogniwa paliwowe W ogniwach paliwowych następuje elektrochemiczne spalanie paliwa. Energia
Bardziej szczegółowoPrzetwarzanie energii: kondensatory
Przetwarzanie energii: kondensatory Ładując kondensator wykonujemy pracę nad ładunkiem. Przetwarzanie energii: ogniwa paliwowe W ogniwach paliwowych następuje elektrochemiczne spalanie paliwa. Energia
Bardziej szczegółowoELEKTRODY i OGNIWA. Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne wzgl dem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawieraj cym jony tego metalu.
ELEKTRODY i OGNIWA Elektrody I rodzaju - elektrody odwracalne wzgl dem kationu; metal zanurzony w elektrolicie zawieraj cym jony tego metalu. Me z+ + z e Me Utl + z e Red RÓWNANIE NERNSTA Walther H. Nernst
Bardziej szczegółowoELEKTROCHEMIA CIAŁA STAŁEGO
ELEKTROCHEMIA CIAŁA STAŁEGO Wykład Ogniwa galwaniczne 1 2015-04-25 HISTORIA Prawdopodobnie pierwsze ogniwa galwaniczne były znane już w III w p.n.e. Pierwszym odkrytym ogniwem było znalezisko z 1936 r.
Bardziej szczegółowoSchemat ogniwa:... Równanie reakcji:...
Zadanie 1. Wykorzystując dane z szeregu elektrochemicznego metali napisz schemat ogniwa, w którym elektroda cynkowa pełni rolę anody. Zapisz równanie reakcji zachodzącej w półogniwie cynkowym. Schemat
Bardziej szczegółowoKarta pracy III/1a Elektrochemia: ogniwa galwaniczne
Karta pracy III/1a Elektrochemia: ogniwa galwaniczne I. Elektroda, półogniwo, ogniowo Elektroda przewodnik elektryczny (blaszka metalowa lub pręcik grafitowy) który ma być zanurzony w roztworze elektrolitu
Bardziej szczegółowoObwody prądu stałego. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12)Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.
Obwody prądu stałego Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12)Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Podstawowe prawa elektrotechniki w zastosowaniu do obwodów elektrycznych: Obwód elektryczny
Bardziej szczegółowoPODSTAWY KOROZJI ELEKTROCHEMICZNEJ
PODSTAWY KOROZJI ELEKTROCHEMICZNEJ PODZIAŁ KOROZJI ZE WZGLĘDU NA MECHANIZM Korozja elektrochemiczna zachodzi w środowiskach wilgotnych, w wodzie i roztworach wodnych, w glebie, w wilgotnej atmosferze oraz
Bardziej szczegółowoLaboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM
Laboratorium z Konwersji Energii Ogniwo Paliwowe PEM 1.0 WSTĘP Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM FC) Ogniwa paliwowe są urządzeniami elektro chemicznymi, stanowiącymi przełom w dziedzinie źródeł energii,
Bardziej szczegółowoTŻ Wykład 9-10 I 2018
TŻ Wykład 9-10 I 2018 Witold Bekas SGGW Elementy elektrochemii Wiele metod analitycznych stosowanych w analityce żywnościowej wykorzystuje metody elektrochemiczne. Podział metod elektrochemicznych: Prąd
Bardziej szczegółowoMateriały w bateriach litowych.
Materiały w bateriach litowych. Dlaczego lit? 1. Pierwiastek najbardziej elektrododatni ( pot. 3.04V wobec standardowej elektrody wodorowej ). 2. Najlżejszy metal ( d = 0.53 g/cm 3 ). 3. Gwarantuje wysoką
Bardziej szczegółowoFragmenty Działu 8 z Tomu 1 PODSTAWY ELEKTROCHEMII
Fragmenty Działu 8 z Tomu 1 PODSTAWY ELEKTROCHEMII O G N I W A Zadanie 867 (2 pkt.) Wskaż procesy, jakie zachodzą podczas pracy ogniwa niklowo-srebrowego. Katoda Anoda Zadanie 868* (4 pkt.) W wodnym roztworze
Bardziej szczegółowoPodstawowe pojęcia 1
Tomasz Lubera Półogniwo Podstawowe pojęcia 1 układ złożony z min. dwóch faz pozostających ze sobą w kontakcie, w którym w wyniku zachodzących procesów utleniania lub redukcji ustala się stan równowagi,
Bardziej szczegółowoK, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Hg, Pt, Au
WSTĘP DO ELEKTROCHEMII (opracowanie dr Katarzyna Makyła-Juzak Elektrochemia jest działem chemii fizycznej, który zajmuje się zarówno reakcjami chemicznymi stanowiącymi źródło prądu elektrycznego (ogniwa
Bardziej szczegółowoOGNIWA PALIWOWE. Zapewniają ekologiczne sposoby wytwarzania energii w dobie szybko wyczerpujących sięźródeł paliw kopalnych.
Ogniwa paliwowe 1 OGNIWA PALIWOWE Ogniwa te wytwarzają energię elektryczną w reakcji chemicznej w wyniku utleniania stale dostarczanego do niego z zewnątrz paliwa. Charakteryzują się jednym z najwyższych
Bardziej szczegółowoZasilanie układów elektronicznych - ogniwa i baterie
Zasilanie układów elektronicznych - ogniwa i baterie Zbigniew Usarek, 2018 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Ogniwa i baterie
Bardziej szczegółowoCel ogólny lekcji: Omówienie ogniwa jako źródła prądu oraz zapoznanie z budową ogniwa Daniella.
Piotr Chojnacki IV rok, informatyka chemiczna Liceum Ogólnokształcące Nr I we Wrocławiu Wrocław dn. 9 listopada 2005r Temat lekcji: Ogniwa jako źródła prądu. Budowa ogniwa Daniella. Cel ogólny lekcji:
Bardziej szczegółowoOGNIWA GALWANICZNE I SZREG NAPIĘCIOWY METALI ELEKTROCHEMIA
1 OGNIWA GALWANICZNE I SZREG NAPIĘCIOWY METALI ELEKTROCHEMIA PRZEMIANY CHEMICZNE POWODUJĄCE PRZEPŁYW PRĄDU ELEKTRYCZNEGO. PRZEMIANY CHEMICZNE WYWOŁANE PRZEPŁYWEM PRĄDU. 2 ELEKTROCHEMIA ELEKTROCHEMIA dział
Bardziej szczegółowoJEDNOKOMOROWE OGNIWA PALIWOWE
JEDNOKOMOROWE OGNIWA PALIWOWE Jan Wyrwa Katedra Chemii Analitycznej, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, AGH Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków Światowe zapotrzebowanie na energię-przewidywania
Bardziej szczegółowoSTAN OBECNY I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA OGNIW PALIWOWYCH
XIV Konferencja Naukowo-Techniczna Rynek Energii Elektrycznej: Przesłanki Nowej Polityki Energetycznej - Paliwa, Technologie, Zarządzanie STAN OBECNY I PERSPEKTYWY WYKORZYSTANIA OGNIW PALIWOWYCH Józef
Bardziej szczegółowoMateriały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część V
Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej Część V Wydział Chemii UAM Poznań 2011 POJĘCIA PODSTAWOWE Reakcjami utleniania i redukcji (oksydacyjno-redukcyjnymi) nazywamy reakcje,
Bardziej szczegółowowykład 6 elektorochemia
elektorochemia Ogniwa elektrochemiczne Ogniwo elektrochemiczne składa się z dwóch elektrod będących w kontakcie z elektrolitem, który może być roztworem, cieczą lub ciałem stałym. Elektrolit wraz z zanurzona
Bardziej szczegółowoBudowę ogniwa galwanicznego opiszemy na przykładzie ogniwa glinowo- -srebrowego, które przedstawiono na Rysunku 1.
2.1.1. Budowa ogniwa galwanicznego Budowę ogniwa galwanicznego opiszemy na przykładzie ogniwa glinowo- -srebrowego, które przedstawiono na Rysunku 1. Rysunek 1. Budowa ogniwa galwanicznego na przykładzie
Bardziej szczegółowoSOFC. Historia. Elektrochemia. Elektroceramika. Elektroceramika WYKONANIE. Christian Friedrich Schönbein, Philosophical Magazine,1839
Historia IDEA WYKONANIE Jeżeli przepływ prądu powoduje rozkład wody na tlen i wodór to synteza wody, w odpowiednich warunkach musi prowadzić do powstania różnicy potencjałów. Christian Friedrich Schönbein,
Bardziej szczegółowoElektrochemia. Reakcje redoks (utlenienia-redukcji) Stopień utlenienia
--6. Reakcje redoks (reakcje utlenienia-redukcji) - stopień utlenienia - bilansowanie równań reakcji. Ogniwa (galwaniczne) - elektrody (półogniwa) lektrochemia - schemat (zapis) ogniwa - siła elektromotoryczna
Bardziej szczegółowoCelem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo- napięciowej elektrolizera typu PEM,
Ćw.2 Elektroliza wody za pomocą ogniwa paliwowego typu PEM Celem ćwiczenia jest wyznaczenie charakterystyki prądowo- napięciowej elektrolizera typu PEM, A także określenie wydajności tego urządzenia, jeśli
Bardziej szczegółowoElektrochemia - szereg elektrochemiczny metali. Zadania
Elektrochemia - szereg elektrochemiczny metali Zadania Czym jest szereg elektrochemiczny metali? Szereg elektrochemiczny metali jest to zestawienie metali według wzrastających potencjałów normalnych. Wartości
Bardziej szczegółowoHistoria elektrochemii
Historia elektrochemii Luigi Galvani (1791): elektryczność zwierzęca Od żab do ogniw Alessandro Volta (około 1800r): weryfikacja doświadczeń Galvaniego Umieszczenie dwóch różnych metali w ciele żaby może
Bardziej szczegółowoIV. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale
IV-A Elektrochemia IV. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale IV-A.1. Porównanie aktywności chemicznej metali IV-A.2. Ogniwo jako źródło prądu elektrycznego a) ogniwo Daniella b) ogniwo z produktów
Bardziej szczegółowoElektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony
Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Jony dodatnie - kationy: atomy pozbawione elektronów walencyjnych, np. Li +, Na +, Ag +, Ca 2+,
Bardziej szczegółowo4. OGNIWA GALWANICZNE 1
138 Zasady energoelektryki 4. OGNIWA GALWANICZNE 1 4.1. WIADOMOŚCI OGÓLNE O OGNIWACH GALWANICZNYCH Ogniwa galwaniczne są niskonapięciowymi źródłami energii elektrycznej, w których zachodzi bezpośrednia
Bardziej szczegółowoIV A. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale
IV A. Reakcje utleniania i redukcji. Metale i niemetale IV-A Elektrochemia IV-A.1. Porównanie aktywności chemicznej metali IV-A.2. Ogniwo jako źródło prądu elektrycznego a) ogniwo Daniella b) ogniwo z
Bardziej szczegółowoOgniwa galwaniczne. Elektrolizery. Rafinacja. Elektroosadzanie.
Elektrochemia Wydział SiMR, kierunek IPEiH II rok I stopnia studiów, semestr IV dr inż. Leszek Niedzicki. Elektrolizery. Rafinacja. Elektroosadzanie. Szereg elektrochemiczny (standardowe potencjały półogniw
Bardziej szczegółowoWrocław dn. 22 listopada 2005 roku. Temat lekcji: Elektroliza roztworów wodnych.
Piotr Chojnacki IV rok, informatyka chemiczna Liceum Ogólnokształcące Nr I we Wrocławiu Wrocław dn. 22 listopada 2005 roku Temat lekcji: Elektroliza roztworów wodnych. Cel ogólny lekcji: Wprowadzenie pojęcia
Bardziej szczegółowo1. BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA OGNIWA PALIWOWEGO
OGNIWA PALIWOWE Ogniwa paliwowe są urządzeniami generującymi prąd elektryczny dzięki odwróceniu zjawiska elektrolizy. Pierwszy raz zademonstrował to w 1839 r William R. Grove w swoim doświadczeniu które
Bardziej szczegółowoMożliwości magazynowania energii elektrycznej z OZE
Możliwości magazynowania energii elektrycznej z OZE Grzegorz Lota Politechnika Poznańska, Instytut Chemii i Elektrochemii Technicznej Instytut Metali Nieżelaznych Oddział w Poznaniu Centralne Laboratorium
Bardziej szczegółowoCHP z ogniwem paliwowym Przegląd rynku
Piotr Stawski IASE CHP z ogniwem paliwowym Przegląd rynku ENERGYREGION - Efektywny rozwój rozproszonej energetyki odnawialnej w połączeniu z konwencjonalną w regionach. Zalety gospodarki skojarzonej K.Sroka,
Bardziej szczegółowoMA M + + A - K S, s M + + A - MA
ROZPUSZCZANIE OSADU MA M + + A - K S, s X + ; Y - M + ; A - H + L - (A - ; OH - ) jony obce jony wspólne protonowanie A - kompleksowanie M + STRĄCANIE OSADU M + + A - MA IS > K S czy się strąci? przy jakim
Bardziej szczegółowoPOWTÓRKA Z ELEKTROCHEMII
POWTÓRKA Z ELEKTROCHEMII Podstawowe pojęcia Zanim sprawdzisz swoje umiejętności i wiadomości z elektrochemii, przypomnij sobie podstawowe pojęcia: Stopień utlenienia pierwiastka to liczba elektronów, jaką
Bardziej szczegółowoOgniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM-FC)
OPRACOWALI: MGR INŻ. JAKUB DŁUGOSZ MGR INŻ. MARCIN MICHALSKI OGNIWA PALIWOWE I PRODUKCJA WODORU LABORATORIUM I- ZASADA DZIAŁANIA SYSTEMU OGNIW PALIWOWYCH TYPU PEM NA PRZYKŁADZIE SYSTEMU NEXA 1,2 kw II-
Bardziej szczegółowoJon w otoczeniu dipoli cząsteczkowych rozpuszczalnika utrzymywanych siłami elektrycznymi solwatacja (hydratacja)
Jon w otoczeniu dipoli cząsteczkowych rozpuszczalnika utrzymywanych siłami elektrycznymi solwatacja (hydratacja) Jon w otoczeniu chmury dipoli i chmury jonowej. W otoczeniu jonu dodatniego (kationu) przewaga
Bardziej szczegółowoOBWODY PRĄDU STAŁEGO. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
OBWODY PRĄDU STAŁEGO Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Elektrotechnika - dział techniki zajmujący się praktycznym zastosowaniem wiedzy
Bardziej szczegółowoPRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
Nazwa przedmiotu: Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Chemia procesów pozyskiwania energii Chemistry of energy receiving processes Kod przedmiotu: ZIP.PK.O.4.4. Rodzaj przedmiotu: przedmiot z
Bardziej szczegółowoWyciskamy z cytryny... prąd elektryczny. Wpisany przez Administrator środa, 04 lipca :26 -
Jak nazwa działu wskazuje będę tu umieszczał różne rozwiązania umożliwiające pozyskiwanie energii elektrycznej z niekonwencjonalnych źródeł. Zaczniemy od eksperymentu, który każdy może wykonać sobie w
Bardziej szczegółowoFe +III. Fe +II. elektroda powierzchnia metalu (lub innego przewodnika), na której zachodzi reakcja wymiany ładunku (utleniania, bądź redukcji)
Elektrochemia przedmiotem badań są m.in. procesy chemiczne towarzyszące przepływowi prądu elektrycznego przez elektrolit, którym są stopy i roztwory związków chemicznych zdolnych do dysocjacji elektrolitycznej
Bardziej szczegółowoPodstawy elektrochemii i korozji
Podstawy elektrochemii i korozji wykład dla III roku kierunków chemicznych Wykład I Zakład lektroanalizy i lektrochemii Uniwersytet Łódzki Dr Paweł Krzyczmonik luty 216 1 Plan dzisiejszego wykładu 1. Wstęp
Bardziej szczegółowoLaboratorium ogniw paliwowych i produkcji wodoru
Instrukcja System ogniw paliwowych typu PEM, opr. M. Michalski, J. Długosz; Wrocław 2014-12-03, str. 1 Laboratorium ogniw paliwowych i produkcji wodoru System ogniw paliwowych typu PEM Instrukcja System
Bardziej szczegółowoELEKTROGRAWIMETRIA. Zalety: - nie trzeba strącać, płukać, sączyć i ważyć; - osad czystszy. Wady: mnożnik analityczny F = 1.
Zasada oznaczania polega na wydzieleniu analitu w procesie elektrolizy w postaci osadu na elektrodzie roboczej (katodzie lub anodzie) i wagowe oznaczenie masy osadu z przyrostu masy elektrody Zalety: -
Bardziej szczegółowo(1) Przewodnictwo roztworów elektrolitów
(1) Przewodnictwo roztworów elektrolitów 1. Naczyńko konduktometryczne napełnione 0,1 mol. dm -3 roztworem KCl w temp. 298 K ma opór 420 Ω. Przewodnictwo właściwe 0,1 mol. dm -3 roztworu KCl w tej temp.
Bardziej szczegółowoINSTRUKCJA LABORATORYJNA NR 2-OP BADANIE OGNIW PALIWOWYCH
LABORATORIUM ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII Katedra Aparatury i Maszynoznawstwa Chemicznego Wydział Chemiczny Politechniki Gdańskiej INSTRUKCJA LABORATORYJNA NR -OP BADANIE OGNIW PALIWOWYCH Cel i zakres ćwiczenia
Bardziej szczegółowoElektrochemia. potencjały elektrodowe. Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.2 / 1. Elektrochemia potencjały elektrochemiczne
lektrochemia potencjały elektrodowe Wykład z Chemii Fizycznej str. 4. / 1 4..1. Ogniwa elektrochemiczne - wprowadzenie lektryczna warstwa podwójna przykład Wykład z Chemii Fizycznej str. 4. / 4..1. Ogniwa
Bardziej szczegółowoCzęść 3. Magazynowanie energii. Akumulatory Układy ładowania
Część 3 Magazynowanie energii Akumulatory Układy ładowania Technologie akumulatorów Najszersze zastosowanie w dużych systemach fotowoltaicznych znajdują akumulatory kwasowo-ołowiowe (lead-acid batteries)
Bardziej szczegółowoWykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej
Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej Część VI ELEMENTY ELEKTOCHEMII Katedra i Zakład Chemii Fizycznej Collegium Medicum w Bydgoszczy Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu Prof. dr hab. n.chem. Piotr
Bardziej szczegółowoAkademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe
Ogniwo paliwowe 1. Zagadnienia elektroliza, prawo Faraday a, pierwiastki galwaniczne, ogniwo paliwowe 2. Opis Główną częścią ogniwa paliwowego PEM (Proton Exchange Membrane) jest membrana złożona z katody
Bardziej szczegółowoMateriały elektrodowe
Materiały elektrodowe Potencjał (względem drugiej elektrody): różnica potencjałów pomiędzy elektrodami określa napięcie możliwe do uzyskania w ogniwie. Wpływa na ilość energii zgromadzonej w ogniwie. Pojemność
Bardziej szczegółowoBudowa i zasada działania akumulatora
Budowa i zasada działania akumulatora Źródło https://neomax.pl/akumulator-world-batt-12v44ah-wbs02-03.html Źródło https://www.tayna.co.uk/industrial-batteries/sonnenschein/a602-1000/ 1 Akumulator elektryczny
Bardziej szczegółowoMATERIAŁY W BUDOWIE OGNIW PALIWOWYCH
MATERIAŁY W BUDOWIE OGNIW PALIWOWYCH OGNIWO PALIWOWE Ogniwo paliwowe jest urządzeniem służącym do bezpośredniej konwersji energii chemicznej zawartej w paliwie w energię elektryczną za pośrednictwem procesu
Bardziej szczegółowoINDEKS ALFABETYCZNY 119 60050-482 CEI:2004
119 60050-482 CEI:2004 INDEKS ALFABETYCZNY A aktywacja aktywacja... 482-01-19 aktywacyjny polaryzacja aktywacyjna... 482-03-05 aktywny materiał aktywny... 482-02-33 mieszanina materiałów aktywnych... 482-02-34
Bardziej szczegółowoMARATON WIEDZY CHEMIA CZ. II
MARATON WIEDZY CHEMIA CZ. II 1. Podaj liczbę elektronów, nukleonów, protonów i neuronów zawartych w następujących atomach: a), b) 2. Podaj liczbę elektronów, nukleonów, protonów i neutronów zawartych w
Bardziej szczegółowoNIEZWYKŁE ŹRÓDŁA PRĄDU
NIEZWYKŁE ŹRÓDŁA PRĄDU realizowana przez: Fundację Odzyskaj Środowisko MB Recycling Beata Bartosiak FASCYNACJA FIZYKĄ Włoski fizyk, Alessandro Volta od dzieciństwa zafascynowany fizyką, a zwłaszcza elektrycznością,
Bardziej szczegółowoLABORATORIUM PRZEMIAN ENERGII
LABORATORIUM PRZEMIAN ENERGII BADANIE OGNIWA PALIWOWEGO TYPU PEM I. Wstęp Ćwiczenie polega na badaniu ogniwa paliwowego typu PEM. Urządzenia tego typy są obecnie rozwijane i przystosowywane do takich aplikacji
Bardziej szczegółowo1. za pomocą pomiaru SEM (siła elektromotoryczna róŝnica potencjałów dwóch elektrod) i na podstawie wzoru wyznaczenie stęŝenia,
Potencjometria Potencjometria instrumentalna metoda analityczna, wykorzystująca zaleŝność pomiędzy potencjałem elektrody wzorcowej, a aktywnością jonów lub cząstek w badanym roztworze (elektrody wskaźnikowej).
Bardziej szczegółowoReakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami.
Ćwiczenie nr 1: Reakcje redoks Autorki: Katarzyna Kazimierczuk, Anna Dołęga 1. WSTĘP Reakcje redoks polegają na przenoszeniu (wymianie) elektronów pomiędzy atomami. Utlenianie jest to utrata elektronów,
Bardziej szczegółowoPierwiastki bloku d w zadaniach maturalnych Zadanie 1. ( 3 pkt ) Zadanie 2. (4 pkt) Zadanie 3. (2 pkt) Zadanie 4. (2 pkt) Zadanie 5.
Pierwiastki bloku d w zadaniach maturalnych Zadanie 1. (3 pkt) Uzupełnij podane równanie reakcji: dobierz odpowiednie środowisko oraz dobierz współczynniki, stosując metodę bilansu elektronowego. ClO 3
Bardziej szczegółowoELEKTROCHEMIA. Wykład I
LKTROCHMIA Wykład I 1 Prof. dr hab. inż. Marta Radecka, B-6, III p. 306, tel (12) (617) 25-26 e-mail: radecka@agh.edu.pl Strona www: http://galaxy.uci.agh.edu.pl/~radecka/ http://www.agh.edu.pl/ Pracownicy
Bardziej szczegółowo10. OGNIWA GALWANICZNE
10. OGNIWA GALWANICZNE Zagadnienia teoretyczne Teoria powstawania potencjału, czynniki wpływające na wielkość potencjału elektrod metalowych. Wzór Nernsta. Potencjał normalny elektrody, rodzaje elektrod
Bardziej szczegółowoOgniwa paliwowe (fuel cells)
18/04/2008 Spis tresci Ogniwa paliwowe są urządzeniami elektro - chemicznymi, stanowiącymi przełom w dziedzinie źródeł energii, pozwalają na uzyskanie energii elektrycznej i ciepła bezpośrednio z zachodzącej
Bardziej szczegółowoELEKTROCHEMIA. Podstawy
ELEKTROCHEMIA Podstawy 1 Reakcje przenoszenia Przenoszenie atomu HCl (g) + H 2 OCl - (aq) + H 3 O + (aq) Przenoszenie elektronu Cu (s) +2Ag + (aq) Cu 2+ (aq) +2Ag (s) utlenianie -2e - +2e - redukcja 3
Bardziej szczegółowoPOLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA INSTYTUT INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ ZAKŁAD METALOZNAWSTWA I ODLEWNICTWA PRZEDMIOT: KOROZJA I OCHRONA PRZED KOROZJĄ ĆWICZENIA LABORATORYJNE Temat ćwiczenia: OGNIWA GALWANICZNE Cel
Bardziej szczegółowo10. OGNIWA GALWANICZNE
10. OGNIWA GALWANICZNE Zagadnienia teoretyczne Teoria powstawania potencjału, czynniki wpływające na wielkość potencjału elektrod metalowych. Wzór Nernsta. Potencjał normalny elektrody, rodzaje elektrod
Bardziej szczegółowoElektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony
Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Przewodniki jonowe elektrolity stałe duża przewodność jonowa w stanie stałym; mały wkład elektronów
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali
Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali Wymagane wiadomości Podstawy korozji elektrochemicznej, wykresy E-pH. Wprowadzenie Główną przyczyną zniszczeń materiałów metalicznych
Bardziej szczegółowoOgniwa paliwowe - zasada działania
Artykuł pobrano ze strony eioba.pl Ogniwa paliwowe - zasada działania OGNIWA PALIWOWE W roku 1839 fizyk brytyjski William R. Grove zademonstrował, że podczas elektrochemicznej reakcji łączenia wodoru z
Bardziej szczegółowoReakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy
Reakcje chemiczne Literatura: L. Jones, P. Atkins Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje. Lesław Huppenthal, Alicja Kościelecka, Zbigniew Wojtczak Chemia ogólna i analityczna dla studentów biologii.
Bardziej szczegółowoSZEREG NAPIĘCIOWY METALI OGNIWA GALWANICZNE
SZEREG NAPIĘCIOWY METALI OGNIWA GALWANICZNE Opracowanie: dr inż. Krystyna Moskwa, dr inż. Bogusław Mazurkiewicz CZĘŚĆ TEORETYCZNA. 1. Potencjał elektrochemiczny metali. Każdy metal zanurzony w elektrolicie
Bardziej szczegółowoTYPY REAKCJI CHEMICZNYCH
1 REAKCJA CHEMICZNA: TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH REAKCJĄ CHEMICZNĄ NAZYWAMY PROCES, W WYNIKU KTÓREGO Z JEDNYCH SUBSTANCJI POWSTAJĄ NOWE (PRODUKTY) O INNYCH WŁAŚCIWOŚCIACH NIŻ SUBSTANCJE WYJŚCIOWE (SUBSTRATY)
Bardziej szczegółowoMODUŁ. Elektrochemia
MODUŁ Warsztaty badawczo-naukowe: Elektrochemia 1. Zakładane efekty kształcenia modułu Poznanie podstawowych pojęć z zakresu elektrochemii takich jak: przewodnictwo, półogniwo (elektroda), ogniwo, elektroliza,
Bardziej szczegółowoĆ W I C Z E N I E 6. Nadnapięcie wydzielania wodoru na metalach
HYDROMETALURGIA METALI NIEŻELAZNYCH 1 Ć W I C Z E N I E 6 Nadnapięcie wydzielania wodoru na metalach WPROWADZENIE ażdej elektrodzie, na której przebiega reakcja elektrochemiczna typu: x Ox + ze y Red (6.1)
Bardziej szczegółowoNAPIĘCIE ROZKŁADOWE. Ćwiczenie nr 37. I. Cel ćwiczenia. II. Zagadnienia wprowadzające
Ćwiczenie nr 37 NAPIĘCIE ROZKŁADOWE I. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest: przebadanie wpływu przemian chemicznych zachodzących na elektrodach w czasie elektrolizy na przebieg tego procesu dla układu:
Bardziej szczegółowoBezemisyjna energetyka węglowa
Bezemisyjna energetyka węglowa Szansa dla Polski? Jan A. Kozubowski Wydział Inżynierii Materiałowej PW Człowiek i energia Jak ludzie zużywali energię w ciągu minionych 150 lat? Energetyczne surowce kopalne:
Bardziej szczegółowoOgniwa galwaniczne. Chem. Fiz. TCH II/15 1
Ogniwa galwaniczne Ogniwa galwaniczne są to urządzenia umożliwiające bezpośrednią przemianę energii chemicznej (wiązań chemicznych) na energię (pracę) elektryczną. Jak widać, w definicji powyższej nie
Bardziej szczegółowoReakcje utleniania i redukcji. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego
Reakcje utleniania i redukcji Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego Utlenianie i redukcja Utlenianiem nazywamy wszystkie procesy chemiczne, w których atomy lub jony tracą elektrony.
Bardziej szczegółowoOGNIWA PALIWOWE SPOSOBY NA KRYSYS ENERGETYCZNY
Martyna Ćwik Politechnika Częstochowska OGNIWA PALIWOWE SPOSOBY NA KRYSYS ENERGETYCZNY W dobie wyczerpujących się źródeł paliw kopalnych, ogniwa paliwowe zajmują istotną rolę wśród nowatorskich sposobów
Bardziej szczegółowoChemia I Semestr I (1 )
1/ 6 Inżyniera Materiałowa Chemia I Semestr I (1 ) Osoba odpowiedzialna za przedmiot: dr inż. Maciej Walewski. 2/ 6 Wykład Program 1. Atomy i cząsteczki: Materia, masa, energia. Cząstki elementarne. Atom,
Bardziej szczegółowoOpracowała: mgr inż. Ewelina Nowak
Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach projektu Era inżyniera pewna lokata na przyszłość Opracowała: mgr
Bardziej szczegółowoElektrochemia elektroliza. Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.3 / 1
Elektrochemia elektroliza Wykład z Chemii Fizycznej str. 4.3 / 1 ELEKTROLIZA POLARYZACJA ELEKTROD Charakterystyka prądowo-napięciowa elektrolizy i sposób określenia napięcia rozkładu Wykład z Chemii Fizycznej
Bardziej szczegółowoELEKTROCHEMIA ZAKŁAD CHEMII MEDYCZNEJ POMORSKI UNIWERSYTET MEDYCZNY
ELEKTROCHEMIA ZAKŁAD CHEMII MEDYCZNEJ POMORSKI UNIWERSYTET MEDYCZNY Co to jest elektrochemia? Dział chemii fizycznej zajmujący się procesami jakie zachodzą w roztworze elektrolitu, związanymi: 1. z powstawaniem
Bardziej szczegółowoĆwiczenie 2. Charakteryzacja niskotemperaturowego czujnika tlenu. (na prawach rękopisu)
Ćwiczenie 2. Charakteryzacja niskotemperaturowego czujnika tlenu (na prawach rękopisu) W analityce procesowej istotne jest określenie stężeń rozpuszczonych w cieczach gazów. Gazy rozpuszczają się w cieczach
Bardziej szczegółowoSZEREG NAPIĘCIOWY METALI OGNIWA GALWANICZNE
SZEREG NAPIĘCIOWY METALI OGNIWA GALWANICZNE Opracowanie: dr inż. Krystyna Moskwa, dr inż. Bogusław Mazurkiewicz CZĘŚĆ TEORETYCZNA. 1. Potencjał elektrochemiczny metali. Każdy metal zanurzony w elektrolicie
Bardziej szczegółowoTlen. Występowanie i odmiany alotropowe Otrzymywanie tlenu Właściwości fizyczne i chemiczne Związki tlenu tlenki, nadtlenki i ponadtlenki
Tlen Występowanie i odmiany alotropowe Otrzymywanie tlenu Właściwości fizyczne i chemiczne Związki tlenu tlenki, nadtlenki i ponadtlenki Ogólna charakterystyka tlenowców Tlenowce: obejmują pierwiastki
Bardziej szczegółowoGłówne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks
Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks 1. Która z próbek o takich samych masach zawiera najwięcej
Bardziej szczegółowoWYKŁAD 13 Przewodnictwo roztworów elektrolitów. Konduktometria nanotechnologia II rok 1
WYKŁAD 13 Przewodnictwo roztworów elektrolitów. Konduktometria 2013-06-03 nanotechnologia II rok 1 Przewodnictwo elektrolitów Skąd wiadomo, że w roztworach wodnych elektrolitów istnieją jony? Eksperymenty
Bardziej szczegółowoChemia - laboratorium
Chemia - laboratorium Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska Studia stacjonarne, Rok I, Semestr zimowy 01/1 Dr hab. inż. Tomasz Brylewski e-mail: brylew@agh.edu.pl tel. 1-617-59 Katedra Fizykochemii
Bardziej szczegółowoReakcje utleniania i redukcji
Reakcje utleniania i redukcji Stopień utlenienia Stopniem utlenienia pierwiastka, wchodzącego w skład określonej substancji, nazywamy liczbę dodatnich lub ujemnych ładunków elementarnych, jakie przypisalibyśmy
Bardziej szczegółowoVII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015
II Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015 ETAP I 12.11.2014 r. Godz. 10.00-12.00 KOPKCh Uwaga! Masy molowe pierwiastków podano na końcu zestawu. Zadanie 1 1. Który z podanych zestawów zawiera wyłącznie
Bardziej szczegółowoMateriały katodowe dla ogniw Li-ion wybrane zagadnienia
Materiały katodowe dla ogniw Li-ion wybrane zagadnienia Szeroki zakres interkalacji y, a więc duża dopuszczalna zmiana zawartości litu w materiale, która powinna zachodzić przy minimalnych zaburzeniach
Bardziej szczegółowoPRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
Nazwa przedmiotu: Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji Chemia procesów pozyskiwania energii Chemistry of energy receiving processes Kod przedmiotu: ZIP.F.O.19 Rodzaj przedmiotu: przedmiot ofertowy
Bardziej szczegółowoPytania przykładowe na kolokwium zaliczeniowe z Podstaw Elektrochemii i Korozji
Pytania przykładowe na kolokwium zaliczeniowe z Podstaw Elektrochemii i Korozji Kolokwium obejmuje zakres materiału z wykładów oraz konwersatorium. Pytania na kolokwium mogą się różnić od pytań przedstawionych
Bardziej szczegółowo