Różne rodzaje ogniw Karolina Czerniawska 3a

Spis treści 1. Ogniwo 2. Ogniwo Volty 3. Działanie ogniwa Volty 4. Działanie ogniwa Volty c.d 5. Ogniwo Leclanchego 6. Działanie ogniwa Leclanchego 7. Działanie ogniwa Leclanchego c.d 8. Ogniwo paliwowe 9. Działanie ogniwa paliwowego 10. Zastosowanie ogniwa paliwowego 10. Zastosowanie ogniwa paliwowego 11. Ogniwo stężeniowe 12. Ogniwo stężeniowe c.d 13.Akumulator elektryczny 14. Inne rodzaje akumulatorów 15. Rodzaje półogniw 16. Półogniwo redoks 17. Półogniwo gazowe 18. Półogniwo pierwszego rodzaju 19. Półogniwo drugiego rodzaju 20. Źródła

Ogniwo Ogniwem nazywamy źródło prądu, które energię czerpie z zachodzących w nim reakcji chemicznych.

Ogniwo Volty Składa się z dwóch płytek: cynkowej i miedzianej zanurzonych w roztworze wodnym kwasu siarkowego (VI). Jest to obwód zamknięty: - Zn | H 2 SO 4 | Cu +

Działanie ogniwa Volty Przedstawiony schematycznie miernik elektryczny wskazuje przepływ prądu. Blaszka cynkowa staje się biegunem ujemnym, a miedziowa dodatnim. Ponadto, na blaszce miedziowej pojawiają się pęcherzyki gazowego wodoru, kosztem ograniczenia ilości gazu wydzielającego się na powierzchni blaszki cynkowej. Różnica energii elektronów w obu blaszkach, powoduje, że elektrony przepływają od blaszki cynkowej do miedzianej, na powierzchni której zobojętniają jony wodorowe. Utlenianie atomów cynku (oddawanie elektronów) redukcja jonów wodorowych (przyjmowanie elektronów) - zachodzą w różnych miejscach (czerwona strzałka obrazuje przeniesienie elektronów przez zewnętrzny obwód):

Dzięki różnicy potencjałów, powstającej pomiędzy płytkami zanurzonymi w roztworze, elektrony przepływają od blaszki cynkowej - elektrody ujemnej, do blaszki miedzianej - elektrody dodatniej. Elektrodę cynkową, na której zachodzi utlenianie (ujemną), nazywa się anodą, a elektrodę miedziową, na której zachodzi redukcja (dodatnią) - katodą.

Ogniwo Leclanchego Ogniwo te wykorzystywane jest w bateriach. Zostało stworzone przez Georges’a a Leclanchego w 1866r. Schemat ogniwa: (-)Zn|NH 4 Cl,MnO 2 |C (+).

Działanie ogniwa Leclanchego Bezpośrednim źródłem energii w ogniwie Leclanchégo są reakcje utleniania cynku (elektroda cynkowa) i redukcji jonów amonowych (elektroda węglowa): Zn → Zn e- 2NH e- → 2NH 3 + H 2 ↑ Powstający amoniak jest wiązany przez kationy cynkowe w kompleks tetra aminacynkowy(II): Zn NH 3 → [Zn(NH 3 ) 4 ] 2+ Natomiast powstający wodór jest wiązany przez tlenek manganu(IV), który pełni rolę depolaryzatora: 2MnO 2 + H 2 → Mn 2 O 3 + H 2 O

Przykładowa konstrukcja ogniwa: 1 - zbiornik 2 - porowaty pojemnik ze sproszkowanym tlenkiem manganu (IV) 3 - roztwór chlorku amonu 4 - elektroda węglowa 5 - elektroda cynkowa

Ogniwo paliwowe Jest to ogniwo generujące energię elektryczną z reakcji utleniania stale dostarczanego do niego z zewnątrz paliwa. W odróżnieniu od ogniw galwanicznych ogniwa paliwowe nie muszą być wcześniej ładowane. Większość ogniw paliwowych do produkcji energii elektrycznej wykorzystuje wodór na anodzie oraz tlen na katodzie. Są to ogniwa wodorowe. Ogromną zaletą ogniw wodorowych jest bardzo niewielkie zanieczyszczenie powietrza, które one powodują. Powstające w nich spaliny składają się wyłącznie z obojętnej dla środowiska pary wodnej. Zastosowanie ogniw paliwowych w samochodach może uchronić miasta przed smogiem.

Działanie ogniwa paliwowego Ogniwo składa się z dwóch części. Z jednej strony jest dostarczany utleniacz (tlen, powietrze), z drugiej trafia do niego paliwo (wodór, metan, metanol, i inne). W obu częściach są też elektrody. Części przedzielone są przez specjalną barierę. Przez tę barierę nie przepłynie paliwo ani utleniacz, ale konkretne jony już tak. W zależności od rodzaju ogniwa, mogą być to np. protony albo jony ujemne. Reszta cząsteczki, czyli elektrony, przepływają przez kabel łączący dwie elektrody. I właśnie ten przepływ elektronów to produkcja prądu przez ogniwo.

Zastosowanie ogniwa paliwowego Ogniwo paliwowe używane jest: - do napędu pojazdów (samochodów, motocykli, autobusów), - produkcji prądu w telefonach komórkowych i laptopach, - zasilania statków kosmicznych.

Ogniwo stężeniowe Ogniwo stężeniowe składa się z elektrod wykonanych z tego samego metalu i zanurzonych w tym samym elektrolicie o różnym stężeniu. Różnica potencjałów między elektrodami jest wyłącznie wynikiem różnicy stężenia elektrolitu. Np. ogniwo wykonane z dwóch elektrod srebrnych zanurzonych w roztworach AgNO 3 o różnym stężeniu c1<c2. Schematycznie ogniwo to można przedstawić następująco: (-) Ag |AgNO 3 (c1)||AgNO 3 (c2) |Ag (+)

Elektroda Ag zanurzona w roztworze bardziej rozcieńczonym c1 wysyła jony srebra do roztworu ładując się ujemnie (anoda - proces utleniania). Na elektrodzie Ag zanurzonej w roztworze bardziej stężonym c2 wydzielają się jony srebra z roztworu (katoda - proces redukcji). Po połączeniu obu elektrod przewodnikiem metalowym następuje przepływ elektronów w kierunku od anody do katody. Jony NO 3 będą wówczas przemieszczać się w kierunku od katody do anody. W wyniku pracy tego ogniwa roztwór bardziej stężony ulegnie rozcieńczeniu, a w bardziej rozcieńczonym roztworze będzie wzrastało stężenie stężenie AgNO 3. Ogniwo stężeniowe pracuje tak długo, aż zrównają się stężenia obu roztworów. Procesy zachodzące na elektrodach można zapisać następująco: Anoda (Ag) Ag - e = Ag+ (utlenianie), Katoda (Ag) Ag+ + e = Ag (redukcja)

Akumulator elektryczny Akumulator elektryczny to ogniwo, które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane prądem elektrycznym. Wszystkie rodzaje akumulatorów elektrycznych gromadzą i później uwalniają energię elektryczną dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym W akumulatorach występują dwa cykle pracy: ładowanie – w czasie którego akumulator jest odbiornikiem energii elektrycznej, wewnątrz akumulatora energia elektryczna jest przetwarzana na energię chemiczną, praca – akumulator jest źródłem prądu elektrycznego na skutek przemiany energii chemicznej na energię elektryczną; rezultatem pracy jest stopniowe rozładowywanie akumulatora.

Inne rodzaje akumulatorów Akumulator kwasowo- ołowiowy (akumulator Plantego) – w którym elektrolitem jest roztwór kwasu siarkowego, katoda wykonana jest z ołowiu, zaś anoda jest wykonana z tlenku ołowiu (IV) PbO2 – tego rodzaju akumulatory są masowo wykorzystywane w samochodach. Akumulator NiCd (nikolowo- kadmowy) – zwany też wtórną baterią alkaliczną – w której elektrody są wykonane z wodorotlenku niklu i wodorotlenku kadmu, zaś elektrolitem są półpłynne lub stałe substancje o różnym składzie chemicznym, ale zawsze posiadającym silnie zasadowy (inaczej alkaliczny) odczyn. Akumulator Li-on (litowo- jonowy)– w których jedna z elektrod jest wykonana z porowatego węgla a druga z tlenków metali, zaś rolę elektrolitu pełnią złożone chemicznie sole litowe rozpuszczone w mieszaninie organicznych rozpuszczalników.

Rodzaje półogniw Półogniwo to układ utworzony przez elektrodę i roztwór elektrolitu. Metal bardziej szlachetny to biegun dodatni (pr.red.), a metal mniej szlachetny to biegun ujemny (pr. utl.). Półogniwa dzielą się na: pierwszego rodzaju, drugiego rodzaju, redoks i gazowe.

Półogniwo redoks Jest zbudowane z metalu szlachetnego na tyle, aby sam nie reagował. W roztworze elektrolitu znajdują się dwa rodzaje jonów dango pierwastka na różnych stopniach utlenienia. Przykład: Pt|Sn 2+, Sn 4+ Pt |Fe 2+, Fe 3+.

Półogniwo gazowe Jest zbudowane metalu na tyle szlachetnego, żeby sam nie reagował; płytka metalu zanurzona w roztworze nasyconym odpowiednim gazem i zawierającym odpowiednie jony – dla H 2 będą to jony H + a dla Cl 2 jony Cl -.

Półogniwo pierwszego rodzaju W tym półogniwie mamy do czynienia z powstawaniem i reakcją kationu. Jest to elektroda metaliczna zanurzona w roztworze jonów tego metalu, np: Zn w ZnSO 4 (aq). A oto reakcja jaka może tam przebiegać: Zn → Zn e-

Półogniwo drugiego rodzaju Elektroda zbudowana jest z metalu, pokrytego warstwą trudno rozpuszczalnej soli tego metalu i zanurzona w roztworze anionów tej soli. Np. półogniwo kalomelowe.

Źródła df df df df /stos.htm 161/stos.htm 161/stos.htm 161/stos.htm e_ogniwo,haslo.html e_ogniwo,haslo.html e_ogniwo,haslo.html e_ogniwo,haslo.html