Ogniwa galwaniczne

Zobacz slidy

Treść prezentacji

Slide 1

Ogniwa Ogniwa galwaniczne galwaniczne

Slide 2

Siła elektromotoryczna ogniwa Siła elektromotoryczna ogniwa, SEM, jest miarą zdolności reakcji ogniwa do spowodowania przepływu elektronów przez obwód. SEM ogniwa definiuje się jako różnicę potencjałów elektrody dodatniej (o wyższej wartości potencjału Ekatoda) i ujemnej (Eanoda) dla ogniwa otwartego, czyli takiego, w którym obwód elektryczny nie jest zamknięty, a opór między biegunami ogniwa jest nieskończenie wielki. SEM Ekatoda - Eanoda 2

Slide 3

Siła elektromotoryczna ogniwa Umówiono się, że będzie się porównywać SEM ogniw galwanicznych w warunkach standardowych. Dla tych warunków wartość SEM nazywana jest standardową siłą elektromotoryczną. SEM Eo(katoda) - Eo(anoda) Fe(s)Fe2(aq)Ag(aq)Ag(s) SEM 1,24 V 3

Slide 4

Ogniwo galwaniczne Zasada działania ogniw galwanicznych polega na wykorzystaniu uwolnionych w trakcie reakcji chemicznej elektronów, będących nośnikiem energii przekazywanej na sposób elektryczny. 4

Slide 5

Ogniwo galwaniczne SEM Ekatoda - Eanoda 5

Slide 6

ogniwa PIERWOTNE WTÓRNE nieodwracalne odwracalne ogniwo Volty ogniwo Daniela ogniwo cynkowo-manganowe ogniwo cynkowo-powietrzne ogniwo litowe akumulator kwasowo-ołowiowy (Pb) akumulator niklowo-kadmowy (NiCd) akumulator niklowo-wodorkowy (NiMH) akumulator alkaliczny manganowy MnO2 akumulator litowo-jonowy (Li-Ion) akumulator litowo-polimerowy 6

Slide 7

Ogniwa pierwotne i wtórne PIERWOTNE Nieodwracalne zużycie elektrod WTÓRNE Odzysk elektrod przez dostarczenie energii elektrycznej odtwarza się stan utlenienia i strukturę elektrody Proces anodowy i katodowy odnoszą Reakcje katodowe i anodowe się do konkretnej elektrody, powtarzają się przemiennie na obu zachodzą tylko raz elektrodach w cyklu ładowanierozładowanie Elektrody metaliczne (jednorazowe) Produkty mogą być rozpuszczalne w elektrolicie Substraty i produkty pozostają w fazie elektrody Minimalizowanie zmian w strukturze i kształcie elektrod 7

Slide 8

Ogniwo nieodwracalne: ogniwo Volty Zn H2SO4 Cu 8

Slide 9

Ogniwo nieodwracalne: ogniwo Volty Przebieg procesów elektrodowych : Anoda : Zn0 2e- Zn2 Katoda : 2H 2e- H20 Sumarycznie : Zn H2SO4 ZnSO4 H2 9

Slide 10

Ogniwo Daniella Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 10

Slide 11

Ogniwo Daniella Przebieg procesów elektrodowych : Anoda : Zn0 2e- Zn2 Katoda : Cu2 2e- Cu0 Sumarycznie : Zn CuSO4 ZnSO4 Cu 11

Slide 12

Inne przykłady Cynkowo-manganowe: A: Zn0 Zn2 2eK: 2MnO2 2H 2e- Mn2O3 H2O Cynkowo-powietrzne: A: 2Zn0 2Zn2 4eK: O2 2H2O 4e- 4OHLitowe LiCuS, LiMnO2, LiSOCl2 A: 2Li0 2Li 2eK: Cu2 2e- Cu0 12

Slide 13

Ogniwa odwracalne: akumulator ołowiowy rozładowanie Anoda : Pb0 Pb2 2eKatoda : PbO2 4H 2e- Pb2 2 H2O Pb PbO2 2 H2SO4 2 PbSO4 2 H2O 13

Slide 14

Ogniwa odwracalne: akumulator ołowiowy - ładowanie Anoda : Pb2 2e- Pb0 Katoda : Pb2 2 H2O PbO2 4H 2e14

Slide 15

Inne przykłady Niklowo-kadmowy Cd KOH NiOOH Ni Cd 2NiOOH 2H2O 2Ni(OH)2 Cd(OH)2 Niklowo-wodorkowy A: NiOOH 2H2O e Ni(OH)2 OHK: H2 2OH- 2 H20 2e Niklowo-żelazowy Fe KOH NiOOH Ni Fe 2NiOOH 2H2O 2Ni(OH)2 Fe(OH)2 Cynkowo-srebrowy Zn KOHK2ZnO2 AgO Ag 2Zn 2AgO 4KOH 2K2ZnO2 2Ag 2H20 rozł. ład. rozł. ład. rozł. ład. 15

Slide 16

Ogniwa paliwowe Ogniwo paliwowe to ogniwo generujące energię elektryczną z reakcji utleniania stale dostarczanego do niego z zewnątrz paliwa. W odróżnieniu od ogniw galwanicznych, w których energia wytwarzanego prądu musi zostać wcześniej zgromadzona wewnątrz tych urządzeń, ogniwa paliwowe nie muszą być wcześniej ładowane. Rys. Bezpośrednie ogniwo metanolowe ustawione w przezroczystym opakowaniu 16

Slide 17

Ogniwa paliwowe Rodzaje ogniw paliwowych 17

Slide 18

Ogniwa paliwowe ogniwo wodorowo-tlenowe (1) - wodór (2) - przepływ elektronów (3) - ładowanie (odbiornik energii) (4) - tlen (5) - katoda (6) - elektrolit (7) - anoda (8) - woda (9) - jony hydroksylowe 18

Slide 19

Ogniwa paliwowe ogniwo wodorowo-tlenowe 19

Slide 20

Ogniwa paliwowe Najważniejsze zastosowania : energetyka, sondy i statki kosmiczne, systemy zasilania awaryjnego, dostarczanie energii w miejscach pozbawionych dostępu do sieci energetycznej, urządzenia mobilne telefony komórkowe, palmtopy, notebooki, samochody na wodór, roboty mobilne autonomiczne roboty wykonujące prace serwisowe (sprzątanie) lub transportowe. 20

Slide 21

Ogniwa paliwowe zalety : nie zanieczyszczają powietrza proces produkcji nie zmienia chemicznej natury elektrod oraz wykorzystywanych elektrolitów nie muszą być wcześniej ładowane wady : duży koszt produkcji ogniw wysoki koszt paliwa do ogniw ciągle mała sprawność 21

Slide 22

Koniec 22

Slide 23

BIBLIOGRAFIA J. Kuryłowicz, Elektrochemia, PWN, Warszawa 1980 H. Scholl, T. Błaszczyk, P. Krzyczmonik, Elektrochemia. Zarys teorii i praktyki, Łódź 1998 W. Libuś, Z. Libuś, Elektrochemia, PWN, Warszawa 1987 H. Drulis, Ogniwa paliwowe: nowe kierunki rozwoju, Wiadomości Chemiczne, 2005, ISBN: 8322920849 Współczesne chemiczne źródła prądu, prof. dr hab. Andrzej A. Czerwiński, http:www.wsipnet.plklubychemia.html? kto648id5514par648 T.J. Chmielniak, Ogniwa paliwowe w układach energetycznych małej mocy, Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych, Politechnika Śląska, Gliwice, http:www.itc.polsl.plcentrumkogenmaterialyart10.pdf www.wikipedia.pl 23