Устройство

Схема стандартного водородного электрода:

1. Платиновый электрод.

2. Подводимый газообразный водород.

3. Раствор кислоты (обычно HCl), в котором концентрация H⁺ = 1 моль/л.

4. Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.

5. Электролитический мост (состоящий из концентрированного раствора KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

Металлический электрод. Электродом 1-го рода наз. металл (или неметалл), погруженный в электролит, содержащий ионы этого же элемента. Металл электрода является восстановленной формой в-ва, а его окисленной формой - простые или комплексные ионы этого же металла (см. Электрохимическая кинетика). Напр., для системы Сu  Сu²⁺ + 2е, где е - электрон, восстановленной формой является Сu, а окисленной - ионы Сu²⁺. Соответствующее такому электродному процессу Нернста уравнение для электродного потенциала Е имеет вид:

№30

гальванический элемент – устройство, в котором химическая энергия непосредственно превращается в электрическую. В этом случае окислительно-восстановительные реакции осуществляются на электродах. Каждый электрод гальванического элемента, представляет собой металл, погруженный в раствор собственных ионов, и является сопряженной парой металл (Red)-ионы металла (Ox). Окислительно-восстановительный потенциал такой пары называется равновесным электродным потенциалом.

Равновесные электродные потенциалы зависят от концентрации (точнее активности) ионов металла, температуры, рН среды.

Зависимость значения равновесного электродного потенциала (Е) от концентрации ионов металла и температуры описывается уравнением Нернста:

E = E⁰ + (RT/nF) lnC_м

E = E⁰ + (0,059/n) lgC_м

E⁰- стандартный электродный потенциал

R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/(моль*К)

T – абсолютная температура

F – постоянная Фарадея, 96500К

n – число электронов, отданных или принятых в элементарном процессе

C_м – молярная концентрация ионов металла.

разность потенциалов его электродов, она называется электродвижущей силой гальванического элемента – ЭДС.

ЭДС гальванического элемента (dE) – величина всегда положительная. dE = E_k - E_a

Во внешней цепи электроны переходят от анода к катоду. В растворе анионы движутся к аноду, а катионы – к катоду.

dE⁰ = -(dG⁰ /nF) - связь химической и электрической энергий

Константа равновесия токообразующей реакции.

31 Химические источники тока, устройства, вырабатывающие электрическую энергию за счёт прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций.

Источники тока делятся на гальванические элементы которые, как правило, после израсходования реагентов (после разрядки) становятся неработоспособными, и аккумуляторы, в которых реагенты регенерируются при зарядке — пропускании тока от внешнего источника

Электри́ческий аккумуля́тор — химический источник тока многоразового действия, основная специфика которого заключается в обратимости внутренних химических процессов, что обеспечивает его многократное циклическое использование

Водородно-кислородный топливный элемент — электрохимическое устройство, подобное гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне^[1] — в отличие от ограниченного количества энергии, запасенного вгальваническом элементе или аккумуляторе.Использующие в качестве топлива смесь водорода с кислородом