ELEKTRI ČNA STRUJA KROZ TEKU ĆINE Elektroliti čka...
Transcript of ELEKTRI ČNA STRUJA KROZ TEKU ĆINE Elektroliti čka...
ELEKTRIČNA STRUJA KROZ TEKU ĆINE
Elektroliti čka disocijacija
disocirana teku ćina sadrži pozitivno (kationi) i negativno (anioni) nab ijene ione
elektroliti čka disocijacija = stvaranje pozitivnih i negativnih iona bez elektri čnog polja
elektroliza – taloženje izdvajanjem iz neke mješavine– npr. tijek struje uzrokuje razlaganje molekula vo de na molekule kisika i vodika– dobivanje Al iz glinice, dobivanje bakra (elektrol iti čkog)
otopine kiselina, lužina ili soli = elektroliti ⇒ pozitivni i negativni ioni ⇒ pove ćavaju vodljivost teku ćine
čista destilirana voda – izolator, uz npr. NaCl bolja vod ljivost
Anioni - nemetali (kiselinski ili lužinski ostatak - SO 4, OH)
Kationi - metali, vodik
galvanizacija – prijenos mase - presvla čenje metalom (iz otopine se nagomilavaju ioni na katodu – npr. pocin čavanje)
Faradayev zakon - ukupna prenesena masa elektrodi
mmA
N eν=
⋅ ⋅elektrokemijski ekvivalent iona
(kg)m A I t A Q= ⋅ ⋅ = ⋅
A - elektrokemijski ekvivalent u kg/CQ - elektri čni naboj u C,
izlučena masa prolazom struje kroz elektrolit proporcionalna je elektrokemijskomekvivalentu i koli čini elektriciteta
mm - molarna masaν - valencijaNe – naboj jednog mola =96 489 As/mol
IU
Rd
E ==== (Ω)(Ω)(Ω)(Ω)
Tijek struje kroz elektrode i elektrolit
polarizacijaanoda (-SO 2 ) katoda (+H 2 )
IEU
Rpd
E−−−−====⇒
kao razli čiti materijali
izvor
Elektrode od istog materijala
razlika elektrokemijskog potencijala razli čitih materijala
razlika elektrokemijskog potencijala istih materijala
Elektrokemijski elementi - primarni
otvoreni strujni krug
JEDNOKRATNE BATERIJE
Elektrokemijski elementi - sekundarni
kao razli čiti materijali
izvor
Elektrode od istog materijala – POLARIZACIJA REVERZI BILNA polarizacija - punjenje depolarizacija - pražnjenje
PUNJIVE BATERIJE - AKUMULATORI
PbSO4 PbSO4
U=Eo+ΙΙΙΙpRa
anoda PbSO4 +SO4 + H2O ⇒ PbO2 + 2H2SO4
Olovni akumulatori
PUNJENJE
anoda+katoda PbSO 4 +H2SO4 + 2H2O + PbSO4⇒ PbO2 + 3H2SO4 + Pb
katoda PbSO4 +2 H ⇒ Pb + H2SO4
prazangusto ća = 1,1 g/cm 3
pungusto ća = 1,285 g/cm 3
Ipr=Eo/(R+Ra)
anoda PbO2 + 2H + H2SO4⇒ PbSO4 + 2H2OPRAŽNJENJE
anoda+katoda PbO 2 + H2SO4 + Pb ⇒ 2PbSO4 + 2H2O
katoda Pb + SO4⇒ PbSO4
prazangusto ća = 1,1 g/cm 3
pungusto ća = 1,285 g/cm 3
Punjenje – konstantnim naponom
(A)10
QI =
Q – kapacitet akumulatora (Ah), npr. 45 Ah, 55 Ah, …
Napon punog akumulatora pri punjenju cca. 13,8 V (k uhanje – otvoriti čepove)
Napon praznog akumulatora 11,8 V, ako se nastavi pr ažnjenje akumulatora slijedi”ošte ćenje” olovnih elektroda procesom sulfatizacije
Samopražnjenje
Automobilski akumulator je predvi đen za rad kod nazivnog kapaciteta i malo ispod,nije namijenjen velikim pražnjenjima – posebne izved be akumulatora za sustave s solarnim ćelijama (deep cycle).
KS – pove ćanje temperature elektrolita, mogu ćnost eksplozije, svijanje plo ča
Paziti na razinu elektrolita (dodavanje destilirane vode)
Kontakti i kleme čiste uz ostvarivanje dobrog spoja (utjecaj soli na moru)
Struja pražnjenja do:Osnovni podaci – nazivni napon (12 V)- Kapacitet akumulatora:
(Ah)Q I t= ⋅
(Fe)
Alkalni akumulatori
(Fe)
PUNJENJE
U=Eo+ IpRa(Fe)
anoda 2Ni(OH)2⇒ 2Ni(OH)3
katoda Cd(OH)2⇒ Cd ili Fe(OH) 2⇒ Fe
anoda + katoda
2Ni(OH)2 + KOH+Cd(OH)2⇒ 2Ni(OH)3 + KOH + Cdili
2Ni(OH)2 + KOH+Fe(OH)2⇒ 2Ni(OH)3 + KOH + Fe
(Fe)Fe
Fe (OH2)
anoda 2Ni(OH)3⇒ 2Ni(OH)2
katoda Cd ⇒ Cd(OH)2 ili Fe ⇒ Fe(OH)2
anoda + katoda
2Ni(OH)3 + KOH + Cd⇒ 2Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)2
ili
2Ni(OH)3 + KOH + Fe ⇒ 2Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2
kalijeva lužina - izvor iona za provo đenje struje – nema promjene gusto će
PRAŽNJENJE
U=Epr- IprRa
Punjenje – konstantnom strujom (posebni punja či)
NiCd punjive baterije, kasnije NiMH punjive baterije, u novije vrijeme NiMH sa malimsamopražnjenjem
NiCd – efekt pam ćenja izrazit
NiMH – efekt pam ćenja slabiji
U novije vrijeme razvoj Litij-ionskih baterija i Li -polimer (potroša čka elektronika)
Neke nove vrste baterija za posebne namjene (auto i ndustrija, vojska, …)
vrste akumulatora Pb kiselina Ni Cd Ni MH Li Ion Li polimer Alkalnigustoća energija Wh/kg 30 40 - 60 60 - 80 100 150 - 200 80ciklusa punjenja 200 - 500 500 - 1500 500 500 - 1000 100 - 150 10brzo punjenje sati 8 - 16 1 2 - 4 3 - 4 6 - 15 2 - 3samopražnjenje mjesečno u % 5 20 30 10 10 0,3napon čelije 2 1,2 - 1,25 1,2 - 1,25 3,6 2,7 1,5brzina pražnjenja Ah kapacitet 0,2 > 2 0,5 - 1 < 1 0,2 0,2održavanje (dopunjavanje) 3-6 mjeseci 30 dana 60 dana ne treba ne treba ne trebaosjetljivost na prepunjavanje visoka srednja niska niska niska niska