3. Aplicarea electroliților
Electroliții joacă un rol important în știință și tehnologie. Ele participă la procese electrochimice și multe procese biologice, ele reprezintă mediul pentru sinteza organică și anorganică și producția electrochimică.
Dispozitive cu electroliți solizi. Scopul principal al electrolitului oxid solid a fost văzut în crearea celulei de combustibil - surse de energie chimice, în care energia gazului este transformat direct în energie electrică. Celulele de combustibil sunt rude apropiate de celule galvanice. Dar ei sunt, atâta timp cât electrolit și electrozii au o substanță activă, și pile de combustie pot funcționa pe termen nelimitat, până când acesta este alimentat cu combustibil. Cercetarea sistematică a electroliților de oxid de solide a început în Germania la începutul anilor '50, iar de la sfârșitul anilor 50 au fost dezvoltate în URSS, SUA și Canada. În țara noastră, aceste lucrări de la început a condus Institutul de Chimie, Ural Sucursalei URSS (Sverdlovsk, acum Ekaterinburg), și Școala de înaltă temperatură Electrochimie electroliti solizi, create în Urali, a devenit o lățime unică de acoperire și profunzime a problemelor de studiu sale.
Construcțiile, bazate pe electroliți solizi, sunt foarte brevetate, dar principiul acțiunii lor este același și destul de simplu. Acesta este un tub de testare cu pereche de electrozi pe perete, în exterior și în interior. Acesta este plasat în încălzitor; În interiorul tubului de testare și în spațiul din jurul acestuia, poate fi furnizat gaz. Să vedem ce funcții pot funcționa astfel de dispozitive.
Senzori de compoziție de gaz potențiometric. Probabil, ele sunt cele mai simple. Electrozii din diferite gaze dobândesc diferite potențiale. Dacă, de exemplu, în interiorul tubului există oxigen pur, iar în exterior este un gaz cu o concentrație necunoscută, atunci diferența de potențial electrod poate fi determinată.
Senzorii potențiometrici permit determinarea compoziției amestecurilor mai complexe de gaze care conțin dioxid de carbon și monoxid de carbon, hidrogen și vapori de apă. Dacă o tijă de electroliți solizi cu electrozi pe capete este încălzită neuniform, începe să piardă oxigenul și o diferență de potențial apare între electrozii. Prin magnitudinea sa, puteți determina, de exemplu, compoziția gazelor de eșapament ale unui motor de automobile. În Occident, unde cerințele privind puritatea gazelor de eșapament sunt foarte stricte, astfel de senzori sunt produși în milioane. La noi pe astfel de "fleacuri", nu acordați atenție încă.
Senzorii de oxigen sunt singurele dispozitive cu electroliți solizi care au găsit aplicații practice.
Pompe de oxigen. Lăsați aerul sau gazul care conține oxigen să fie introdus în spațiul exterior al tubului. Dacă electrodul exterior devine anod și cel intern devine un catod, oxigenul pur va curge în tubul de testare din gaz. Astfel de dispozitive - pompe de oxigen - pot găsi aplicații în care consumul de oxigen este scăzut sau este necesară o puritate ridicată.
Electrolizoare. Acum la electrodul extern - catodul - vaporii de apă sau dioxidul de carbon sunt furnizate. La catod, se va produce descompunerea vaporilor sau a dioxidului de carbon, iar în ambele cazuri se va degaja oxigen la anod. Capacitatea unică a acestei celule de electroliză de înaltă temperatură de a descompune simultan vaporii de apă și dioxidul de carbon face posibilă crearea unui sistem de susținere a vieții, de exemplu, a obiectelor spațiale.
Generatoare de energie termică. Omul a făcut primul pas spre independență față de natură, după ce a învățat să păstreze focul, o sursă cu adevărat universală de energie. Focul de foc dădea căldură și lumină, mâncare era pregătită pe el, consuma doar cantitatea de combustibil necesară. Focul de foc a rămas pentru mii de ani principala instalație electrică a omului și nu este surprinzător faptul că experimentăm un fel de nostalgie pentru focul cu lemn ars.
Chiar și la sfârșitul secolului trecut lămpile și lămpile de kerosen au luminat și căldura a fost asigurată de sobe. Numai cu puțin peste o sută de ani electricitatea a început să lucreze asupra unei persoane, care ar putea da lumină, căldură și muncă mecanică. La un moment dat se părea că era suficient să aduci doar energie electrică locuinței și acolo să o transformi în orice. Dar economia a spus: eficiența centralei electrice este mai mică de 40%, pierderile de transmisie și conversia inversă a energiei electrice în alte tipuri de energie sunt, de asemenea, semnificative. Este clar că acolo unde este necesar doar căldură, este de dorit să-l primești direct din combustibil. Și nu este o coincidență faptul că astăzi discutăm o idee simplă: să întoarcem "vatra" casei sub forma unui generator electrochimic cu o celulă de combustibil care convertește energia combustibilului în electricitate și căldură.
Celule de combustibil. Permiteți alimentarea cu hidrogen a pereților exteriori ai tubului și a oxigenului din interiorul acestuia. O tensiune de aproximativ volți va apărea între electrozii, curentul va curge prin lanțul de legătură, iar reacțiile vor avea loc pe electrozii, care sunt inversa a ceea ce se întâmplă în electrolizor. Electrodul exterior va deveni un anod, electrodul intern va fi un catod, iar dispozitivul se va transforma într-o sursă de curent - o celulă de combustibil solid de combustibil.
Același dispozitiv poate servi atât ca o celulă de combustie cât și ca un electrolizer, permițând acumularea de energie electrică. În perioada de consum redus, capacitatea nerecuperată a centralelor electrice este utilizată pentru producerea hidrogenului. Electrolizorul Consumul de vârf începe ca celulă de combustibil, producând electricitate din cărbune convertit hidrogen, ulei, alcooli și diverse gaze (care, de exemplu, în Brazilia, este folosit drept combustibil pentru autoturisme). Elementul va fi baza unui generator de electrochimic, care se poate schimba în mod semnificativ conceptul de alimentare cu energie acasă. Cel mai simplu tehnic generator este gazul natural - metan sau propan.
După cum arată cercetarea, eficiența electrică atinge 70%. Restul de 30% din energia combustibilului este eliberată sub formă de căldură, care poate fi utilizată în turbine cu abur. Eficiența unei astfel de instalații combinate poate depăși 80% - nici un astfel de generator nu are o astfel de eficiență ridicată.
În urmă cu opt ani, la Institutul de Electrochimie de înaltă temperatură din filiala Ural a Academiei de Științe din Rusia, a fost construit un generator demonstrativ pe metan cu o capacitate de un kilowatt. Dar înainte ca implementarea practică a problemei să nu vină. Lucrările de proiectare experimentală, care au început deja, nu au fost finalizate complet. Sarcina este foarte complexă, trebuie rezolvată în cadrul programului național, încercările de dezvoltare a acesteia nu au reușit până acum.
Electrolitul sodiu-litiu alcalin este utilizat pe scară largă în industria auto și minieră. Scopul principal al acestui electrolit este umplerea diferitelor baterii alcaline. Se folosește pentru a umple bateriile stivuitoarelor electrice și a locomotivelor electrice miniere speciale.
Acidul electrolitic este utilizat pentru turnarea în baterii cu plumb a autoturismelor și a camioanelor.
Pentru a pregăti electrolitul într-o baie căptușită, se toarnă acidul fluorhidric HF și se adaugă acid boric H3 BO3. Acidul borofluoric HBF4 obținut se filtrează și se dizolvă în acesta cadmiu carbonic. Pentru recepția unui electrolit de acoperire strălucitoare aplicați electrolitul cu următoarea structură, g / l. Acoperirea este produsă la o densitate de curent a catodului de 9-10 A / dm2 și la o temperatură de 50 ° C.
Când se utilizează părți de cadmiu cu o formă geometrică complexă, se utilizează electroliți de amoniac, a căror capacitate de disipare este mai mare decât cea a celor acide. Cel mai adesea folosit electrolit cu următoarea compoziție, g / l.
Acoperirea este efectuată la o densitate de curent a catodului de 0,5-1,0 A / dm2, pH = 6,9 și o temperatură a băii de 20-25 ° C. Acest electrolit are o bună capacitate tampon și nu necesită ajustări frecvente.
Odată cu introducerea dextrinei, structura suprafeței se îmbunătățește și se mărește polarizarea catodică. Introducerea fluoresceinei promovează formarea unei structuri fin cristaline.
electroliți de cianuri permite obținerea unor acoperiri de calitate foarte înaltă, dar din cauza toxicității ridicate a componentelor și necesitatea de a utiliza plante complexe și costisitoare de tratament pentru purificarea a apelor uzate evacuate electroliți de iluminat aceste plante nu se aplică.
Alți electroliți, cum ar fi fenolsulfatul și etilendiamina, nu au fost utilizate pe scară largă, deoarece nu sunt foarte eficienți.
Pasivarea acoperirilor cu cadmiu este mult mai puțin frecventă decât acoperirile cu zinc.
Când sunt pasivate, piesele sunt scufundate timp de 5-10 secunde în soluție, după care sunt îndepărtate și spălate bine în apă curentă, părțile sunt uscate într-un curent de aer cald.
Deci, să rezumăm: Electroliții sunt substanțe ale căror soluții și aliaje cu alte substanțe conduc electrolitic curent galvanic.
O indicație a conductivității electrolitice, spre deosebire de cea metalică, ar trebui să ia în considerare posibilitatea de a observa descompunerea chimică a unei substanțe date cu un pas mai mult sau mai puțin prelungit al curentului. Într-o stare chimică pură, electroliții au de obicei o conductivitate electrică neglijabilă.
Termenul electrolit este introdus în știință de Faraday. KE La electroliți, până în ultima perioadă au aparținut săruri tipice, acizi și alcalii, precum și apă. Studiile privind soluțiile neapoase, precum și studiile la temperaturi foarte ridicate, au extins semnificativ această zonă.
IA Toci, Kadi, Carara, PI Walden et al. Au demonstrat că soluțiile nu numai apos și băuturi alcoolice semnificativ conductive, dar, de asemenea, soluții într-o serie de alte substanțe, cum ar fi amoniacul lichid, dioxid de sulf lichid, și așa mai departe. N .
De asemenea, sa constatat că multe dintre substanțele și amestecurile de ele izolatori excelente la temperaturi obișnuite, cum ar fi oxizii anhidre de metale (oxid de calciu, magneziu etc.), ceea ce temperatura crește sunt conductori electrolitice.
Cunoscut lampă cu incandescență Nernst, al cărei principiu a fost deschis Yablochkov geniu, este o excelentă ilustrare a acestor fapte. Amestecul de oxizi - „corpul incandescent“ în lampa Nernst nu este conductor la temperatura obișnuită, la 700 ° este excelent și, păstrând mai mult decât atât solid conductor electrolitic stare.
Și, în sfârșit, consider că este necesar să-i spun definiția electroliți, acest venerabil Hittorf în urmă cu cincizeci de ani: „Electroliți - este de sare“ Această definiție Hittorf a anticipat o parte a teoriei moderne de disociere electrolitica, subliniind că sărurile tipice de proprietate care acum ne definesc ca fiind capacitatea de a disociere electrolitica trebuie să fie un semn de electrolit.
Lista literaturii utilizate
1. Glinka N.L. Sarcini și exerciții în chimia generală. Manual pentru licee. VA Rabinovici și Kh. M. Rubina. - 21 ed. stereotip - L. Chimie, 1981.
2. Glinka N.L. Chimie generală: Manual pentru licee. - A 22-a ediție. Corectare / Ed. Rabinovich VA - L. Chemistry, 1982.
3. Glinka N.L. Chimie generală: Un manual pentru instituțiile non-chimice ale învățământului superior. - M. Chemistry, 1988.
5. Lavrienko V.N. VP Ratnikov, V.F. Porumbelul și alte concepte ale științei moderne: Manual pentru licee. prof. VN Lavriyenko, prof. VP Ratnikova. - M. Cultura și Sport, UNITI, 1977.
6. Landsberg GS Manualul elementar al fizicii: Manualul. În 3 tone / Ed. GS Landsberg. T. II. Electricitate și magnetism. - 10 ed. Revizuit. - M. Science. Ediția principală a literaturii fizice și matematice, 1985.
7. Electrochimia sarii topite si a electrolitilor solizi. Termodinamica sistemelor de sare si oxid. Sverdlovsk. 1969.
Informații despre lucrarea "Electroliți și proprietățile lor"
cu alți solvenți se păstrează regulile considerate, dar există și abateri de la acestea, de exemplu, pe curbe # 955; -c se observă adesea un minim (conductivitate electrică anormală). 2. Mobilitatea ionilor Conectăm electroconductivitatea unui electrolit la viteza de mișcare a ionilor săi într-un câmp electric. Pentru a calcula conductivitatea electrică, este suficient să se calculeze numărul de ioni.
cu oxigen, recuperare - îndepărtarea oxigenului. Odată cu introducerea conceptelor electronice în chimie, conceptul de reacții de reducere a oxidării a fost extins la reacții în care oxigenul nu participă. In anorganica reacție chimie redox (IAD) poate fi formal considerată ca deplasarea electronilor dintr-un atom de reactant (agent de reducere) la un alt atom (.
atunci când studiază sinteza de noi materiale și procese de transport de ioni în ele. Într-o formă pură, astfel de modele sunt cel mai clar trasate în studiul electrolitului solid cu un singur cristal. În același timp, atunci când se utilizează electroliți solizi ca mediu de lucru al elementelor funcționale, este necesar să se țină seama de faptul că sunt necesare materiale de formă și formă date, de exemplu sub formă de ceramică densă.
17-25 kg / t de aluminiu, care este
10-15 kg / t este mai mare în comparație cu rezultatele pentru nisip-alumină. În alumină, utilizată pentru producerea aluminiului, cantitatea minimă de fier, siliciu, metale grele cu un potențial mai scăzut de eliberare a catodului decât aluminiu trebuie să fie limitată. ele sunt ușor de redus și convertite în aluminiu catodic. De asemenea, nu este de dorit să existe o prezență în.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: