Электрохимия. Данько Е.Т - 32 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ им. Невельского | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

32
на катоде соответственно:
разряд
PbO
2
+ 2ē + 4H
+
+ SO
4
2-
↔ PbSO
4
+ 2H
2
O, B 1,68E
0
PbSOPbO
42
= .
заряд
Суммарная реакция в аккумуляторе:
разряд
Pb + PbO
2
+ 4H
+
+ 2SO
4
2
↔ 2PbSO
4
+ 2H
2
O.
заряд
Значение ЭДС аккумулятора, равное разности потенциалов катода и ано-
да, рассчитывается по уравнению Нернста:
.
a
a
lg 0,0592,04
a
aa
lg
22
220,059
0,36)(1,68
a
aa
ln
F 2
RT
EEEE
OH
SOH
OH
SO
2
H
2
OH
2
SO
4
H
00
PbPbSO
0
PbSOPbO
2
42
2
2
4
2
2
4
442
+=
⋅
⋅
⋅⋅
+−−=
=
⋅
+Δ=−=
−+
−+
Как видно из уравнений реакций анодного и катодного превращений,
продуктом разряда и в том и в другом случае является сульфат свинца – нерас-
творимое соединение особой кристаллической структуры, которое изолирует
активную массу электрода и препятствует дальнейшему течению процесса.
Происходит так называемое «сульфатирование» пластин электродов. Вследст-
вие этого не рекомендуется разряжать аккумулятор
до напряжения ниже 1,7 В.
При заряде процессы протекают в обратном направлении. В конце заряда
напряжение достигает значений, достаточных для электролиза воды. Происхо-
дит «закипание» раствора (выделение водорода и кислорода), что свидетельст-
вует об окончании заряда.
Свинцовые аккумуляторы обладают существенными достоинствами: вы-
соким КПД (около 80 %), достаточно высокой ЭДС. Они просты и доступны
в
использовании. К недостаткам следует отнести небольшой срок службы (2–5
лет), саморазряд и невысокая удельная энергия (20–30 кВт·час/кг).
Свинцовые аккумуляторы широко используются на автомобилях, сель-
скохозяйственных и дорожных машинах, а также на электростанциях, телефон-
ных станциях и других объектах.
Щелочной аккумулятор состоит из гидроксида-оксида никеля в качест-
ве положительного электрода, а отрицательным электродом является кадмий
(железо). Ионным проводником служит 20–23 %-ный раствор гидроксида калия
с добавкой гидрокcида лития. Суммарные реакции для этих аккумуляторов
имеют вид:
разряд
2NiOOH + Cd + 2H
2
O ↔ 2Ni(OH)
2
+ Cd(OH)
2
, E
0
= 1,45 B;
заряд 
     на катоде соответственно:
                           разряд
           PbO2 + 2ē + 4H + SO42- ↔ PbSO4 + 2H2O,
                         +
                                                                                      E 0PbO   2   PbSO 4
                                                                                                            = 1,68 B .
                            заряд
      Суммарная реакция в аккумуляторе:
                            разряд
           Pb + PbO2 + 4H + 2SO42 ↔ 2PbSO4 + 2H2O.
                          +

                            заряд
      Значение ЭДС аккумулятора, равное разности потенциалов катода и ано-
да, рассчитывается по уравнению Нернста:
                                                     RT a H ⋅ a SO
                                                           4      2
                                                                    +            2−

           E=E   0
                 PbO2 PbSO4   −E   0
                                   PbSO4 Pb   = ΔE +
                                                  0
                                                        ln                   4
                                                                                      =
                                                     2F      a 2H O      2



                              0,059⋅ 2 ⋅ 2 a H ⋅ a SO
                                             2
                                                        +           2−                                      a H SO
           = 1,68 − (−0,36) +             lg                    4
                                                                         = 2,04 + 0,059 lg                     2       4
                                                                                                                           .
                                 2⋅2           aH O         2
                                                                                                             aH O  2

       Как видно из уравнений реакций анодного и катодного превращений,
продуктом разряда и в том и в другом случае является сульфат свинца – нерас-
творимое соединение особой кристаллической структуры, которое изолирует
активную массу электрода и препятствует дальнейшему течению процесса.
Происходит так называемое «сульфатирование» пластин электродов. Вследст-
вие этого не рекомендуется разряжать аккумулятор до напряжения ниже 1,7 В.
       При заряде процессы протекают в обратном направлении. В конце заряда
напряжение достигает значений, достаточных для электролиза воды. Происхо-
дит «закипание» раствора (выделение водорода и кислорода), что свидетельст-
вует об окончании заряда.
       Свинцовые аккумуляторы обладают существенными достоинствами: вы-
соким КПД (около 80 %), достаточно высокой ЭДС. Они просты и доступны в
использовании. К недостаткам следует отнести небольшой срок службы (2–5
лет), саморазряд и невысокая удельная энергия (20–30 кВт·час/кг).
       Свинцовые аккумуляторы широко используются на автомобилях, сель-
скохозяйственных и дорожных машинах, а также на электростанциях, телефон-
ных станциях и других объектах.
       Щелочной аккумулятор состоит из гидроксида-оксида никеля в качест-
ве положительного электрода, а отрицательным электродом является кадмий
(железо). Ионным проводником служит 20–23 %-ный раствор гидроксида калия
с добавкой гидрокcида лития. Суммарные реакции для этих аккумуляторов
имеют вид:
                            разряд
       2NiOOH + Cd + 2H2O ↔ 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2,                 E0= 1,45 B;
                            заряд



32

Страницы