Концентрационная ячейка - Concentration cell

В аккумулятор технологии, ячейка концентрации это ограниченная форма гальванический элемент который имеет два эквивалента полуячейки одного и того же состава, отличающиеся только концентрации. Можно рассчитать потенциал, развиваемый такой ячейкой, используя Уравнение Нернста.[1] Концентрационная ячейка производит небольшой Напряжение как он пытается достичь химическое равновесие, что происходит, когда концентрации реагента в обеих полуячейках равны. Поскольку разность концентраций на порядок величины дает менее 60 милливольт при комнатной температуре, концентрационные ячейки обычно не используются для хранения энергии.

Концентрационная ячейка вырабатывает электричество за счет уменьшения термодинамическая свободная энергия электрохимической системы, поскольку разница в химических концентрациях в двух полуячейках уменьшается. Такая же реакция происходит в полуячейках, но в противоположных направлениях, увеличивая меньшую концентрацию и уменьшая более высокую концентрацию. Энергия вырабатывается из тепловой энергии, которую ячейка поглощает в виде тепла при протекании электричества. Это производство электроэнергии из окружающей среды. тепловая энергия, без температурный градиент, возможно, потому что сближение концентраций химических веществ в двух полуячейках увеличивает энтропию, и это увеличение более чем компенсирует уменьшение энтропии при преобразовании тепла в электрическую энергию.

Концентрационные ячеечные методы химический анализ сравнить раствор известной концентрации с неизвестным, определив концентрацию неизвестного с помощью уравнения Нернста или сравнительных таблиц по группе стандартов.

Концентрационная ячейка коррозия возникает, когда две или более области металл поверхности контактируют с разными концентрациями одного и того же раствора. Есть два основных типа концентрационных ячеек.

Ячейки концентрации могут быть ячейками концентрации электродов или ячейками концентрации электролита.

Ячейка для концентрирования электролита - В ячейках этого типа электроды в обеих половинных ячейках состоят из одних и тех же веществ, а электролит - это раствор тех же веществ, но с разной концентрацией.

Электрод Концентрационная ячейка - В ячейках этого типа два электрода из одного и того же вещества, но с разной концентрацией погружены в один и тот же раствор.

Ячейки для концентрации ионов металлов

В присутствии воды, высокая концентрация металла ионы будет существовать под прилегающие поверхности и низкая концентрация ионов металлов будет существовать рядом с щель созданный файтинг-поверхностями. An электрический потенциал будет существовать между двумя точками. Площадь контакта металла с ионами металлов с более низкой концентрацией будет катодный и будет защищен, а область металла, контактирующая с более высокой концентрацией ионов металла, будет анодный и ржавые.[нужна цитата ]

Ячейки концентрации кислорода

Вода, контактирующая с металлической поверхностью, обычно содержит растворенные кислород. Кислородный элемент может развиться в любой точке, где кислород в воздухе не может равномерно диффундировать в раствор, тем самым создавая разницу в концентрации кислорода между двумя точками. Коррозия будет происходить в областях с низкой концентрацией кислорода, которые являются анодными.

Активно-пассивные ячейки

Если металл защищен от коррозии плотно прилегающей пассивной пленкой (обычно окись ) и соль отложения на поверхности в присутствии воды, активный металл под пленкой будет подвергаться коррозионному воздействию в областях, где пассивная пленка повреждена. Электрический потенциал будет развиваться между большой площадью пассивной пленки (катода) и небольшой площадью открытого активного металла (анод). Это приведет к быстрой питтинговой коррозии активного металла.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Практически любой учебник по физическая химия, например И. Н. Левина или П. В. Аткинса, а также многие Общая химия тексты.
  • Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства документ: «Коррозия камеры концентрирования».