 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
В аккумуляторной технологии концентрирующий элемент представляет собой ограниченную форму гальванического элемента, который имеет два эквивалентных полуэлемента одного и того же состава, различающихся только концентрациями . Можно рассчитать потенциал, развиваемый такой ячейкой, с помощью уравнения Нернста . [1] Концентрационная ячейка вырабатывает небольшое напряжение, поскольку она пытается достичь химического равновесия , которое происходит, когда концентрация реагента в обеих полуячейках одинакова. Поскольку разница концентраций на порядок величины дает менее 60 милливольт при комнатной температуре, концентрационные ячейки обычно не используются для хранения энергии.
Концентрационная ячейка вырабатывает электричество за счет уменьшения термодинамической свободной энергии электрохимической системы, поскольку разница в химических концентрациях в двух полуячейках уменьшается. Такая же реакция происходит в полуячейках, но в противоположных направлениях, увеличивая более низкую и уменьшая более высокую концентрацию. Энергия вырабатывается из тепловой энергии, которую клетка поглощает в виде тепла при протекании электричества. Это производство электричества из окружающей тепловой энергии без температурного градиента возможно, потому что конвергенция химических концентраций в двух полуячейках увеличивает энтропию, и это увеличение более чем компенсирует уменьшение энтропии при преобразовании тепла в электрическую энергию.
Методы химического анализа с концентрационной ячейкой сравнивают раствор известной концентрации с неизвестной, определяя концентрацию неизвестного с помощью уравнения Нернста или таблиц сравнения с группой стандартов.
Концентрация клеток коррозии возникает , когда два или более областей на металлической поверхности находятся в контакте с различными концентрациями одного и того же раствора. Есть два основных типа концентрационных ячеек.
Концентрационные ячейки могут быть электродными концентрационными ячейками или ячейками концентрирования электролита.
Ячейка для концентрирования электролита - в ячейках этого типа электроды в обеих половинных ячейках состоят из одних и тех же веществ, а электролит - это раствор тех же веществ, но с разной концентрацией.
Ячейка для концентрирования электродов - в ячейке этого типа два электрода из одного и того же вещества, но с разной концентрацией погружены в один и тот же раствор.
Ячейки для концентрации ионов металлов [ править ]
В присутствии воды высокая концентрация ионов металлов будет существовать под прилегающими поверхностями, а низкая концентрация ионов металлов будет существовать рядом с щелью, созданной прилегающими поверхностями. Электрический потенциал будет существовать между двумя точками. Область металла, контактирующая с ионами металла с более низкой концентрацией, будет катодной и будет защищена, а область металла, контактирующая с ионами металла с более высокой концентрацией, будет анодной и корродированной. [ необходима цитата ]
Ячейки концентрации кислорода [ править ]
Вода, контактирующая с металлической поверхностью, обычно содержит растворенный кислород . Кислородная ячейка может развиться в любой точке, где кислород из воздуха не может равномерно диффундировать в раствор, тем самым создавая разницу в концентрации кислорода между двумя точками. Коррозия будет происходить в областях с низкой концентрацией кислорода, которые являются анодными.
Активно-пассивные ячейки [ править ]
Если металл защищен от коррозии плотно прилегающей пассивной пленкой (обычно оксидом ) и отложениями солей на поверхности в присутствии воды, активный металл под пленкой будет подвергаться коррозионному воздействию в областях, где пассивная пленка разорвана. . Электрический потенциал будет развиваться между большой площадью пассивной пленки (катода) и небольшой площадью открытого активного металла (анод). Это приведет к быстрой питтинговой коррозии активного металла.
См. Также [ править ]
- Коэффициент активности
- Электрохимический потенциал
- Ионный транспортный номер
- ИТИ
- Потенциал жидкого перехода
- Мембранный потенциал
- Термогальваническая ячейка
- Осмотическая сила
- Датчик кислорода § Циркониевый датчик - применение концентрационной ячейки.
Ссылки [ править ]
- ^ Практически любой учебник по физической химии , например, И. Н. Левина или П. В. Аткинса, а также многиеучебники по общей химии .
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства : "Concentration Cell Corrosion" .
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства : "Concentration Cell Corrosion" .