Кислородно-водородный гальванический элемент

Пользуясь рядом напряжений, можно рассчитать напряжение гальванического элемента, составленного из той или другой пары электродов. Так, например, гальванический элемент, составленный из водородного электрода и подобного же по конструкции кислородного электрода (при условии работы с губчатой платиной), может дать напряжение 1,23 в (см. рис. 35). Кроме того, если в 1 М раствор НгЗО пропускать ток через платиновые, покрытые губчатой платиной электроды, то на катоде выделяется водород, а на аноде — кислород. Таким образом, в результате пропуска- [c.192]

Химические цепи имеют большое практическое значение. Разнообразные химические источники тока — первичные (гальванические элементы) и вторичные (аккумуляторы) — представляют собой химические цепи. Рассмотренная водородно-кислородная, цепь является одним из видов так называемых топливных элементов. Такие элементы представляют собой электрохимические системы, которых протекает реакция окисления топлива или продуктов его переработки (водорода, оксида углерода, водяного газа и др.). Элементы характеризуются высоким коэффициентом использования топлива (70—80%) по сравнению с 30—40% теплосиловых установок, производящих электроэнергию. Несмотря на то что при создании топ- [c.488]

Рассмотрим в качестве примера реакцию окисления водорода кислородом, для которой при получении Н2О (ж) ДС°298 = =—56,7 ккал и ДЯ°298=—68,3 ккал. Та же реакция протекает и в гальваническом элементе, состоящем из водородного и кислородного электродов [c.228]

В, электролиз идет с достаточной скоростью, что сопровождается накоплением водорода и кислорода вблизи платиновых электродов. Это в свою очередь приведет к тому, что последние начнут функционировать как газовые электроды (вследствие стремления На и к образованию воды). Иными словами, в системе возникает водородно-кислородный гальванический элемент, дающий э. д. с., направленную против внешней э. д. с. вн. вызывающей электролиз. [c.194]

К настоящему времени созданы электрохимические генераторы мощностью от десятков ватт до тысячи киловатт. Удельная энергия их зависит от вида и количества запасенного топлива в емкостях для хранения. Она значительно выше удельной энергии гальванических элементов. Наиболее разработаны кислородно-водородные генераторы,которые уже применяются на космических кораблях. Они обеспечивают космический корабль и космонавтов не только электроэнергией, но и водой, которая является продуктом реакции в топливном элементе. Удельная энергия этих генераторов составляет 400—800 Вт ч/кг, а к. п. д. — 60—70%. Для некоторых условий, например при продолжительности полета космического корабля около месяца и мощности до 10 кВт, электрохимический генератор является наиболее оптимальной энергетической установкой космического корабля. [c.363]

Конструирование гальванических элементов возможно на основе реакций не только вытеснения, но и соединения. В частности, большие перспективы открываются перед т. н. топливными элементами, в основе которых лежит реакция соединения кислорода со способными более или менее легко окисляться веществами (Нг, СО и др.). Простейшим их представителем является водородно-кислородный элемент. [c.207]

Любая пара электродов, один из которых обратим относительно катиона, а другой — относительно аниона, образует простой гальванический элемент. Все электроды, обратимые относительно катиона (кроме водородного), дают в этом случае соли с электродами, обратимыми относительно аниона (кроме кислородного). Но наиболее важна реакция, которая протекает в паре, состоящей из водородного и кислородного электродов. В этом случае образуется вода, т. е. наблюдается взаимная нейтрализация [c.40]

Следовательно, измерения э. д. с. обратимо работающих гальванических элементов позволяют определять изменение свободной энергии ири реакциях или ио известным AG вычислять э. д. с. элементов. Наиример, при реакции в водородно-кислородном элементе [c.117]

Основной причиной электрохимической коррозии является термодинамическая неустойчивость металла в данном электролите, величина которой определяется величиной стандартного электродного потенциала. Как правило, чем более отрицательное значение потенциала, тем менее термодинамически устойчив данный металл. Поскольку экспериментально и теоретически до сих пор не удается установить абсолютные значения потенциалов, то их определяют по отношению к стандартному водородному электроду, потенциал которого условно принимается равным нулю во всех средах и при всех температурах. Электродвижущую силу гальванического элемента, состоящего из стандартного водородного электрода и исследуемого электрода в растворе электролита, называют электродным потенциалом. Помимо водородного электрода, в качестве электродов сравнения могут быть использованы другие электроды, на поверхности которых в растворе протекают обратимые электрохимические реакции с постоянным значением электродного потенциала по отношению к водородному электроду (кислородный, каломельный, хлоросеребряный, медно-сульфатный и др.). [c.15]

НО от того, что неорганические топливные элементы в этом отношении более невзыскательны н мощны. Как видно из табл. 1.1, во всех реакциях, обеспечивающих ток в гальванических элементах, к. п. д. даже в идеальном случае, как правило, всегда ниже 100% в водородно-кислородном элементе при 300° К максимальное значение т] равно 94%. Напротив, прн сгорании высокоорганизованного органического топлива может достигаться идеальный к. п. д., даже превышающий 100%, как, например, в случае окисления виноградного сахара. По приведенным выше данным, в этом случае идеальный к.п.д. (т1 = 1 + 90,2/673,2) 100 = 112%, а при окислении три-стеарина т] = (1 + 1450/84300) -100 = 117%. В этой связи обращает на себя внимание то обстоятельство, что многие животные, в частности жвачные, благодаря симбиозу с микроорганизмами, обитающими в желудке и кишечном тракте, выделяют многие вещества в газообразной форме и, значит, с повышенной энтропией (СН4, СО2). Эта более благоприятная исходная позиция позволяет получить еще более выгодное соотношение энергии и к. п. д., несмотря на возрастание энтропии, неизбежно связанное с замедлением течения реакции в желеобразной структуре клеток, т. е. с вечной борьбой против достижения равновесного состояния — состояния смерти. [c.473]

При А /< энтропия системы понижается, т. е. если процесс протекает изотермически, то тепло уходит в окружающее пространство. Равным образом без понижения температуры тепло не может превратиться в работу. Например, при 18° сродство образования воды на 11,7 ккал/моль меньше, чем теплота образования воды (см. стр. 167). Если 18 г гремучего газа при 18° дать обратимо превратиться в воду (это можно приближенно "осуществить, если процесс проводить в гальваническом элементе из водородного и кислородного электродов), то в качестве энергии, производящей работу, можно использовать лишь величину Л= 56,7 ккал (в нашем примере в качестве электрической энергии), хотя теплота образования составляет ккал. Разница отдается в виде тепла в окружающее пространство. Энтропия воды, следовательно,при данной температуре Т = 291° К) на 11,7/291 = 0,039 к ол меньше, чем энтропия гремучего газа. Для разложения 18 г воды, наоборот, нужно использовать только такое количество электроэнергии, которое соответствует 56,7 ккал. Разница в количестве 11,7 ккал получается из окружающего пространства, если процесс идет изотермически и обратимо (ср. стр. 167 и сл). [c.166]

ТО перенапряжение водорода на благородном компоненте системы не играет роли . Когда два металла соприкасаются друг с другом в условиях свободного доступа воздуха, то химическому воздействию всегда подвергается более электроотрицательный из металлов. По этой причине не полностью вылуженное железо в присутствии влаги легко корродирует на воздухе. Известно, действительно, что луженое железо в случае повреждения оловянного покрытия ржавеет быстрее, чем чистое железо. Этой коррозии способствует действие коротко-замкнутых местных элементов с атмосферным кислородом Б качестве деполяризатора. В растворах лимонной и щавелевой кислот олово разъедается скорее, чем железо причина этого заключается в том, что олово образует комплексные анионы в этих электролитах и в результате его потенциал растворения оказывается более отрицательным, чем потенциал растворения железа в тех же растворах. В этих условиях олово становится анодом цепи, являющейся причиной коррозии, а железо — ее катодом [17]. В присутствии деполяризатора, так же как и без него, увеличение электропроводности жидкости ускоряет коррозию более основного металла и повышение кислотности обычно действует в том же направлении. Катодные участки ведут себя как особого рода кислородные электроды, и поэтому потенциал их, подобно потенциалу водородного электрода, с повышением кислотности становится более положительным таким образом, что э. д. с. гальванических элементов возрастает. [c.664]

Водородно-кислородный гальванический элемент-генератор электроэнергии [c.47]

Рис. 24. Водородно-кислородный гальванический элемент

Топливные элементы. Водородно-кислородная цепь представляет собой интересный пример гальванического элемента, в котором электрическая энергия получается непосредственно за счет энергии горения. Такое использование горючих материалов в принципе гораздо более экономно, чем их сожигание в топках паровых котлов или в двигателях внутреннего сгорания, так как процесс горения протекает в гальваническом элементе в условиях более близких к обратимым, чем при обычном сожигании. Было сделано много попыток придать водородно-кислородной цепи техническое осуществление, но все они не дали большого успеха. Главными затруднениями являются медленность, процессов горения на электродах и сильная поляризуемость цепей, препятствующая отбиранию от них токов сколько-нибудь значительной силы. [c.388]

В большинстве гальванических элементов это условие, однако, не выполняется. Из-за замедленности реакций в элементе э. д. с. определяется отдельными их стадиями, которые иногда даже необратимы (т. е. после изменения направления тока в элементе имеет место другая реакция и т. д.). Например, в кислородно-водородном элементе (элементе Грове) [c.119]

При работе коррозионного гальванического элемента переход ионов металла в раствор происходит практически только от более активного компонента данной гальванической пары, заряжающегося при этом отрицательно (например, цинк в паре 2п—Си). В учении о коррозии металлов эти участки поверхности называются анодными. Анодный процесс заключается в растворении металла (окислении его). На катодных же участках (например, меди в паре 2п—Си) происходит, как принято говорить, деполяризация. Катодный процесс заключается в связывании тем или другим путем электронов, что приводит к переходу электронов внутри металла с анодных участков на катодные и этим обеспечивает возможность дальнейшего течения анодного процесса. Связывание электронов на катоде может осуществляться разрядкой ионов Н (водородная деполяризация) или других ионов или атомов, способных восстанавливаться в данных условиях. Так могут действовать различные окислители, окисляя, в частности, выделяющиеся атомы водорода и этим облегчая разрядку других ионов Н+. Так может действовать, например, и кислород, растворенный в воде (кислородная деполяризация). [c.339]

Поскольку процессы восстановления ионов водорода и окисления ионов гидроксила протекают с большим перенапряжением, напряжение разложения 1 кн. водного раствора NaOH при комнатной температуре равно 1,67 в, в то время как разность потенциалов Ео — при этих условиях равна примерно 1,2 в. Следовательно, если при электролизе данного электролита с платиновыми электродами образуется кислородно-водородный гальванический элемент, то напряжение разложения этого электролита при указанных условиях при отсутствии концентрационной поляризации будет равно [c.305]

Для этого требуется разработка гальванических элементов, в которых реакции окисления топлива и восстановления кислорода протекают электрохимическим путем. Первые попытки создать такие топливные элементы оказались неудачны1к1и из-за очень малой скорости реакции электрохимического 01< исления обычных видов топлива. Лишь в последние годы в результате применения различных катализаторов и усовершенствования конструкции элементов удалось создать первые удовлетворительно работающие лабораторные макеты топливных элементов, использующих газообразное топливо. Наиболее реакционноспособным видом топлива является водород. Водородно-кислородные элементы обычно изготовляют с применением мелкопорисТых угольных или никелевых электродов, погруженных в шелочной раствор электролита. Схематически такой элемент можио представить в виде [c.603]

Пользуясь табличными значениями стандартных электродных потенциале по водородной шкале для одного из следующих гальванических элементов, составленных из электродов 1) 2п и Ag , 2) Аи и Ад 3) каломельного и хлор-сереб-ряного 4) каломельного и (—) Ре +, Ре + (-Ь) 5) 2п и Аи 6) С1г и 2п 7) хлор-серебряного и ТР+, Т1+ 8) Со и Сё 9) А1 и Хп 10) Сс1 и Ag И) Со и Аи 12) Ае и N1 13) Т1 и 2п 14) 5п н 2п 15) Аи и А1 16) Ag и Си 17) С<1 и N1 18) водородного и хлорного 19) водородн( ГО и медного 20) водородного и цинкового 21) кислородного и водородного 22) хингидронного и хлор-серебряного 23) хингидронного и водородного 24) водородного и хлор-серебряного 25) каломельного и серебряного, вычислить %. . Написать уравнения электродных реакций. Установить, знаки электродов. Написать уравнение реакции, протекающей п гальг.аническом элементе при его работе. Вычислить константу равновесия реакции при 25° С. Вычислить стандартную максимально полезную работу и изменение изобарно-изотермического потенциала в процессе реакции, протекающей в гальваническом элементе. [c.156]

Как и в случае водородно-кислородного элемента, можно создать условия, в которых электроны будут двигаться по металлическому проводнику и совершать работу. Это достигается в гальваническом элементе, где цинковый электрод погружен в раствор 2п504, а медный электрод — в раствор Си304. [c.156]

Если составить гальванический элемент из водородного и кислородного электродов, в одном и том же водном растворе (например, NaOH) [c.507]

Смещение потенциала электрода от равновесного под действием тока, вызванное изменением химического состояния его, называется химической поляризацией. В результате химической поляризации электродов возникает гальванический элемент, электродвижущая сила которого препятствует электролизу. Э. д. с. водородно-кислородного элемента при 25°С равна 1,227 в (см. табл. 18). Однако при электролизе N32804 вследствие накопления щелочи у катода (pH > 7) и кислоты у анода (pH < 7) обратная электродвижущая сила не- [c.212]

Другим примером газовых элементов может служить водород-кислородпый гальванический элемент, состоящий из водородного и кислородного электродов, помещенных в раствор серной кислоты. [c.61]

В гальваническом элементе, состоящем из кислородного и водородного электродов в одном и том же электролите, протекает реакция 2Н2О 2Н2 -j- О2- Из свободной энтальпии этой реакции сначала Нернст и Вартенберг и Люис и позднее с не- [c.647]

Фишер и Крёниг [195] обнаружили образование небольших количеств перекиси водорода ири выходах по току до 86% в том случае, когда кислородный электрод (па гладкой платине) представлял собой часть гальванического элемента с водородным анодом и когда элемент замыкали накоротко однако при этом происходила значительная поляризация и максимальный отбиравшийся ток составлял только 3 ма. При иримененки более активных форм плагины в качестве электродов получались лишь следы перекиси водорода. Берль [194] с(юбщаст также, что при подходящем режиме работы электролитической [c.84]

Рассматривая окислительно-восстановительные реакции при помощи рис. 62, мы, пользуясь электрохимическими представлениями о равновесных потенциалах, обсуждали возможность протекания таких реакций, где вовсе не обязательно участие металлического электрода, на котором устанавливается скачок потенциала. Так, мы говорили о разложении воды под влиянием различных окислителей (Рг, СЬ, СЮз, ЗгОа) с выделением кислорода или восстановителей (например Сг") с выделением водорода. Каждый из этих процессов можно представить протекающим в гальваническом элементе, у которого одним электродом будет кислородный или водородный, а другим — хлорный, гипохлоритный или какой-либо другой. Но э. д. с. таких элементов, определяемая-величиной собственных потенциалов электродов, является мерой максимальной работы соответствующих процессов. Зная знак и величину максимальной работы, мы можем судить о термодинамической возможности протекания рассматриваемого процесса (независимо от способа его протекания). Поэтому выводы, следующие из диаграммы рис. 62 или подобной ей, справедливы для реакций, совершающихся как на электродах, так и в их отсутствие, т. е. при непосредственном смешении растборов реагирующих веществ. Разумеется, скорость реакций зависит от способа их совершения и может значительно разниться при протекании на электродах и просто при смешении растворов. [c.335]

Таким образам, к настоящему времени разработаны метанольно-и формиатно-воздушные ТЭ одноразового пользования, многократной заливки, а также метанольные ЭХГ мощностью от нескольких ватт до 500 Вт. Энергоемкость батарей ТЭ и ЭХГ выше энергоемкости гальванических элементов и аккумуляторов. Батареи метанольно-кислородных (воздушных) ТЭ и ЭХГ имеют низкие удельные мощности (0,01—0,03 Вт/см2 и 2—10 Вт/кг), к. п. д. (25—35%) и требуют большого расхода платиновых металлов. Поэтому ЭХГ с прямы1м использованием метанола а ТЭ пока не могут конкурировать с водородно-кислородными (воздушными) и гидразино-кисло-родны ми (воздушными) ЭХГ. [c.157]