Kasi Kasi vyakuchitika vya Electrochemical Vikuchita makora?

Ivyo vikuchitika para nkhongono ya kemiko yikusintha na nkhongono ya magesi panji vice versa kwizira mu kusintha kwa magesi pa chigaŵa pakati pa electrode na electrolyte. Ivyo vikuchitika ivi vikuchitika mu ndondomeko yiliyose apo magesi ghakusintha kusintha kwa kemiko panji apo vyakuchitika vya kemiko vikupangiska magesi.

Electrochemical Reactions

Ivyo vikuchitika pa magesi vikukhumbikwira kuti paŵe vinthu vitatu vyakuzirwa ivyo vikugwira ntchito pamoza. Munthu uyo wakulongozga electron wakuteŵetera nga ni electrode apo vyakuchitika vikuchitika pa charu chapasi. Nthowa ya ionic-ally ni yankho la electrolyte ilo lili na ioni yakusungunuka{{ 3}}allolls yakulipira kuti yiyende pakati pa ma electrodes. Ku dera lakukwana kukukolerana na vigaŵa ivi, kupangiska kuti electron yiyenderenge kwizira mu nthowa ya kuwaro.

Ivyo vikuchitika vikuchitika chomene pa electrode-electrolyte interface, mukati mwa angstroms yichoko waka kufuma pa mtunda wa conductor. Malo agha ghakucepa ghakucitirapo vinthu ghalipo cifukwa cakuti ma electron ghakukhala waka pa kompyuta mu vipangizo vya magesi pera nga ni vitsulo, apo ma ayoni ghakunyamura magesi kwizira mu electrolyte.

Maselo gha galvanic ghakuwoneska umo magesi ghakuchitira mwaŵene kuti ghapangiske magesi. Mu ndondomeko izi, oxidation yikuchitika pa anode apo kuchepeskeka kukuchitika pa cathode. Kupambana kwa kemiko pakati pa viŵiri ivi -reactions kukupangiska ma electron kwizira mu dera la kuwaro.

Batiri yakufumiskika yikuwoneska ndondomeko iyi mwamahara. Para mukugwiliskira nchito mabatire gha forklit, ivyo vikuchitika pakati pa vinthu ivyo vikupangika na magesi na ma electron ghakufumiskiramo magesi agho ghakupangiska kuti mota yiŵe na nkhongono. Lead-aci varians yikugwiriskira ncito dioxide ya lead na sponge lead mbale zakuŵikika mu sulfuric acid, na electrochemical reaction iyo yikusintha nkhongono ya kemikali yakusungika mu nkhongono za magesi izo zikukhumbikwa kuti zikwezgeke.

Selo la Daniell likulongosora makora fundo iyi kwizira mu fundo iyi. Zinc zitsulo zikupangika na oxidizes pa electrode yimoza, ndipo zikufumiska ma electron agho ghakujumpha mu waya kuti ghachepeske ma ayoni gha mkuŵa pa electrode yinyake. Kusuntha kwa electron uku kukupangiska kuti paŵe magesi, kulutilira mpaka apo vinthu ivyo vikupangika vikumara panji ndondomeko yikufika pa msinkhu wakuyana.

Maselo gha magesi ghakwimira chinthu chinyake -} electrochemical vyakuchitika ivyo vikuchitika mwaŵene yayi kweni vikukhumbikwira kuti magesi ghagwiriskike nchito kuti ghalutilire. Nkhongono za magesi zakunja zikupangiska kuti paŵe kusintha kwa kemiko ya kemiko yayi.

Kulipira batire lakukhora kukulongora fundo iyi. Para mwalumikiza batire la lead{1}}acid ku charger, magesi ghakugwiriskirika nchito ghakusintha ivyo vikuchitika. Ulongozgi sulfate wakusintha kubwerera ku lead dioxide na siponji, apo sulfuric acid wakusazgikira mu electrolyte. Nkhongono za magesi zikuzengaso nkhongono ya kemiko iyo pamanyuma pake yizamupereka nkhongono ku vipangizo vinu.

Electrolysis ya maji yikupereka nthowa yinyake yakuwonekera. Kugwiriskira ncito mphamvu yakukwana pa ma electrodes agho ghali mu maji ghakugaŵikana H₂O mu mphepo za haidrojeni na mphepo za oxygen. Voltage yakukhumbikwa yikwenera kuluska mphambano ya kemiko pakati pa oxidation na kuchepeskeka kwa theka la -reaction.

Mafakitale gha mafakitale ghakuthemba pa nthowa iyi yakuchichizgika. Ma electric ghatsogolo ghakulongozga ma ayoni gha visulo kufuma ku yankho ku chinthu chakulongozga, kupanga chinthu chakuvikilira panji chakukongozga kwizira mu ndondomeko ya electrochemical iyo yingachitika yayi kwambura nkhongono zakugwiriskira ntchito.

Ivyo vikuchitika pa electrochemical vikulongora kuti vikuwoneka chomene pa kutentha. Mabatire ghanandi ghakugwira ntchito makora pakati pa 0℃na 45℃, na kunangika kwa kugwira ntchito kuwaro kwa mtundu uwu. Kutentha kwakuzizima kukusazgirako kukana mukati, kuchedwa kwenda mu electrolyte na kuchepeska nkhongono izo zikufumamo. Munthu uyo wakulongozga - batire likutaya nkhongono 50% pa -20℃, apo mabatire gha lithiamu-ion ghakulutilira kugwira ntchito makora na 20% pera ya kutayika kwa nkhongono pa kutentha kwakuyana waka.

Kutentha kukupangiska kuti kemiko yiŵe yakunangika kweni kungapangiskaso kuti munthu waŵe na luŵiro lwakuchitira vinthu mwaluŵiro. Kweni, kutentha chomene kuluska 60℃kofya thermal runaway mu mabatire gha lithium, apo vyakuchitika vya exothermic vikuŵa vyakujigomezga yekha -} vikasamalira ndiposo vyakofya. Kutentha {{->chilengiwa cha electrochemical vyakuchitika vikuchitika mwaluŵiro chomene pa nyengo yakutentha yapakati apo ion trammarity yikukhala pachanya kwambura kupangiska kuvunda.

Kusuntha kwa electrolyte kukukhwaska chomene viŵelengero vya vyakuchitika. Mu mabatire gha kucanya, mabatire, nkhongono yakuguza ya sulfuric acid pa nyengo ya kufumiskika, yikukhira kufuma pafupifupi 1.27 apo yikukhozgeka mwakukwana kufika pasi pa 1.10 para yamara. Kuchepa uku kukuchepeska vyakuchitika vya electrochemical mpaka apo asidi wakukwana wakukhalilira kuti watumizge makora electron.

Electrochemical Reactions

Ivyo vikuchitika pa magesi vikuchitika para dongosolo ili lili na nkhongono zakukwana za magesi kuti lipangiske kuti magesi ghasinthe. Equation ya Nernst yikupima ubwezi uwu, kulongora umo maselo ghakuthemba pa msinkhu wa reactant, kutentha, na nkhongono za electrode zakumanyikwa za vinthu ivyo vikukhwaskika.

Vinthu ivyo vikupangiska kuti munthu waŵe na nkhongono za magesi ndivyo vikupangiska kuti ŵanthu ŵachitenge vinthu mwaŵene. Vinthu ivyo vili na nkhongono zakukhozga chomene izo zikupereka ma electron mwaluŵiro, kupangiska kuti ghaŵe ghakwenelera. Awo ŵali na vinthu viwemi chomene ŵakuzomerezga ma electro, kugwira ntchito nga ni cathodes. Kupambana pakati pa nkhongono izi kukukhazikiska magesi gha selo - nkhongono yakupangiska kuti munthu wachitepo kanthu.

Para selo la voltaic likufumiskika, nkhongono ya maselo yikuchepa pachokopachoko apo vinthu ivyo vikuchitika mu thupi vikusintha. Ivyo vikuchitika vikulutilira m’paka apo dongosolo lifike pa msinkhu wakuyana, pa nyengo iyo nkhongono izo zingakhira kufika pa zero ndipo palije nthowa ya electron iyo yikuchitika. Pambere mtundu uwu wa equilibribries undafike, vyakuchitika vya electrochemical vikulutilira pa mlingo wakuyana na unandi wa sono.

Ivyo vikuchitika nadi pa electrochemical kanandi vikukhumbikwira kuti munthu waŵe na nkhongono zakujumpha pa thermodynamic. Nkhongono iyi yakusazgikira yikuthereska vipingo vyakuchitiska kuti magesi ghasunthike na kutondeka kwa vyakwendekwenda. Ivyo vikukwaniska chomene vikupambana na mtundu wa vyakuchitika, vinthu vya electrode, na unandi wa vinthu ivyo vikuchitika sonosono apa.

Kuchita mwaluŵiro na vyakuchitika vyapasi ivyo vikukhalilira pa nyengo yichoko waka pa magesi ghachoko waka. Ma sluggish vyakuchitika vikukhumba chomene kuti munthu waŵe na nkhongono chomene kuti wakwaniske kuseŵera kwa nyengo yasono. Ici cikulongosora cifukwa ico nthowa zinyake za magesi zikukhumbikwira kuti magesi ghaŵe ghanandi comene kuluska umo mawerengero ghakusambizga ghakuyowoyera.

Ivyo vikuchitika pa magesi na ndondomeko zambura kupendeka. Mabatire ghakwamba mu magesi na vyakulongozga vyakutali vikuthemba pa vyakuchitika vyambura kusintha ivyo vikupanga magesi m’paka apo vinthu vyakupangika na ŵanthu vifumemo. Mabatire ghachiŵiri mu magalimoto na vinthu vya magesi ghakugwiriskira ntchito vyakuchitika vyakuwelera nyuma, kuzomerezga kulipira mwakuwerezgawerezga- discharge.

Selo ya mafuta yikwimira pulogiramu yapadera apo vyakuchitika vya magesi vikusintha mafuta mwaluŵiro kuŵa magesi na nkhongono zinandi. Hydrogen wakupangiska kuti munthu waŵe na anode apo oxygen wakuchepeska pa cathode, ndipo wakupanga maji pera nga ni chinthu icho chikufumamo. Kupambana na mabatire, makompyuta ghakupanga mafuta ghakulutilira kupitilira mafuta kuti ghalutilire kucita nthena.

Kusintha kwa dzimbiri kukulongora vyakuchitika vya magesi ivyo vikukhumbikwa yayi ivyo vikuchitika mwaŵene para vitsulo vikukhwaskika na chinyezi na mphepo ya oxygen. Iron dzimbiri yikupangika kwizira mu oxidation reactions pa malo gha anodic, na electron flow ku malo gha cathodic uko oxygen yikuchepa. Kupulikiska nthowa izi za magesi zikovwira ŵanjiniya kuti ŵaŵe na vyakuvwara vyakuvikilira na kuvunda -} vyakukanizga.

Mafakitale gha magesi ghakupangiska kuti paŵe ndondomeko yikuru ya kupanga vinthu. Kupanga aluminiyamu kukuthemba pa electrolysis ya aluminiyamu oxide wakusungunuka, kugwiriskira ncito mafunde ghakuru kuti aluminiyamu wacepeskeko. Ma electrolyze gha magesi ghakupangika na chloralkalline kuti ghapangiske mphepo ya chlorine na sodium hydroxide, vyose viŵiri vyakupangika na makemikolo gha mafakitale.

Electrochemical Reactions

Viŵelengero vya vyakuchitika vya magesi vikuthemba pa vinthu vinandi ivyo vikukolerana. Kuchuluka kwa density-}" malo gha electrode gha unit -dulation kukukolerana na chiŵelengero cha vyakuchitika mwakuyana na malango gha Faraday. Kuchuluka kwa nyengo yasono kukung’anamura kuti ma electros ghanandi ghakusintha pa sekondi yiliyose, ndipo ghakupangiska kuti kusintha kwa kemiko kuŵe kwaluŵiro.

Kunyamula kwa misa kukuchepeska vyakuchitika vinandi vya electrochemical. Ŵanthu awo ŵakusintha vinthu ŵakwenera kufika pa malo gha magesi, ndipo vinthu ivyo ŵakupanga vikwenera kusamira kutali kuti visungireko vigaŵa vyakuŵika vinthu pa malo ghakupambanapambana. Kuthandazga, kusamukira ku malo ghanyake, na kucezga kukulongozga ndondomeko zakwendeska galimoto izi. Kusunkhunya electrolyly panji kupanga flow - kwizira mu maselo kukupangiska kuti ŵanthu ŵanandi ŵanyamurenge ndipo kukupangiska kuti ŵanthu ŵanandi ŵachitepo kanthu.

Malo gha pa charu chapasi ghakuwonekera chomene. Malo ghakuru ghakupereka malo ghakuŵikamo magesi, ndipo ivi vikupangiska kuti paŵe mafunde ghanandi pa msinkhu wakuyana waka wa sono. Ici cikulongosora cifukwa ico ma electro gha mabatire ghakugwiriskira ncito vigaŵa vya porous ivyo vili na malo ghapachanya -to -volume raties, kukuzga vigaŵa ivyo vikuchitika apo vyakuchitika vikuchitika.

Chinthu cha electrode icho chikukhwaska kinetics ya vyakuchitika kwizira mu vyakuchitika vya catalytic. Vinthu vinyake vikupangiska kuti nkhongono zakuchitira vinthu ziŵe zichoko chomene, ndipo ivi vikuŵapangiska kuti ŵalutilire mwaluŵiro chomene. Platinum ndiyo yikupangiska kuti maji ghaleke kuŵa na oxidation na kuchepeska mphepo, ndipo ivi vikupangiska kuti viŵe vyakuzirwa chomene ku ma electrode gha mafuta nangauli vikudura.

Electrode- electrolyte interface ili na chigaŵa chakusuzga cho chiziŵika pa mzere wa magesi. Chigaŵa ichi chikuŵika chomene mtima pa malo ghachoko waka, ndipo chikupanga minda ya magesi chomene iyo yikufika pa 10⁠V/cm. Layer yaŵiri yikugwira ntchito nga ni capacitor, kulipira ndalama izo zikukhwaska kinetics ya electrochemical kinetics.

Ions mu yankho likujiŵika pafupi na malo gha electrode ghakukhozgeka. Cations yikuŵika pafupi na ma electrode ghaheni, apo anions yikuŵika mtima pa ma electrode ghawemi. Nthowa iyi ya ion yikuwoneseska magesi ndipo yikukhwaska mtundu uwo ungafika pa malo agho ghangachitika. Kusintha kwa vigaŵa viŵiri kukusintha mwa nkhongono apo nkhongono ya electrode yikupambana, kukhuŵilizga nthowa zakuchitira vinthu na mitengo.

Kupulikiska vigaŵa viŵiri vya vigaŵa viŵiri kukulongora kuti nchakuzirwa chomene pakunozga ndondomeko za electrochemical. Ŵakufufuza ŵakusambira vinthu ivi vyakupangika na nanospemena kuti ŵapange ma electrode ghawemi gha mabatire, kukhozga dzimbiri, na kupanga ma electrocatalyst ghawemi chomene. Layer yaŵiri yikwimira apo maselo- msinkhu wa kemiko wakukumana na vinthu vya magesi vya macroscopic.

Maselo gha galvanic ghakupanga magesi para munthu wakuchita vinthu mwamahara, nga ni para mabatire ghakufumiska. Maselo gha magesi ghakugwiriskira ncito nkhongono za magesi kuti ghapangiske kuti ŵantu ŵaleke kucita vinthu ivyo vikucitika, nga ni mabatire panji magesi. Kupambana kwakuzirwa ni usange ivyo vikuchitika vikuchitika mwachilengiwa (galuva) panji vikukhumbikwira nkhongono zakunja (electrolytic).

Enya, nangauli palije nyengo zose. Mabatire ghakukhora {1} state gha boma ghakugwiriskira ncito ma electrolytes ghakukhora agho ghakucita ma ayoni kwizira mu kapangikiro kawo ka kristalo. High{3}} temporature maselo gha mafuta gha oxide ghakukhora ghakugwiriskira ncito electrolytes ya ceramic. Nanga ni mpweya unyake ungaŵa na electrolytes mu nyengo zakupambanapambana. Ndipouli, electrolytes ya maji yikulutilira kuŵa yakumanyikwa comene cifukwa cakuti ionic yikulongozga makora comene.

Pa equilibrium, mtengo wa vyakuchitika vyakunthazi na vyakuwelera nyuma ukuyana nadi. Palije kusintha kwa kemiko uko kukuchitika, ntheura palije ma elekitironi agho ghakujumpha mu dera. Nkhongono ya selo yikukhira ku zero chifukwa dongosolo ili likafika pa msinkhu wake wa nkhongono. Kuwonjezerapo vyakuchita panji kugwiriskira ncito magesi gha kuwaro kungayambaso kucitapo kanthu.

Kutentha kwapachanya kanandi kukupangiska kuti ŵanthu ŵaŵe na nyengo yakuchitira vinthu mwa kuchimbizga ion ion kusunkhunyika na kuchepeska nkhongono zakuchitira vinthu. Kweni, kutentha chomene kungapereka vigaŵa vya mabatire panji kupangiska kuti ŵanthu ŵachitengepo kanthu. Kutentha kwakuzizima kukuchedwa kuchita vinthu mwakuchedwa, kuchepeska nkhongono izo zikufuma. Nthowa yiliyose ya electrochemical yili na kutentha kwakukwana kuti yiŵe pa msinkhu wapachanya.

Vinthu ivyo vikuchitika pa electrochemical vikupangiska kuti paŵe kemiko ya kemiko na magesi mu nthowa izo zikukhwaska umoyo withu wa zuŵa na zuŵa nyengo zose. Kufuma pa batire ilo lili mu foni yinu ya smartphone mpaka pa anti anti -kuvunda kwa corrosion pa vipangizo vya visulo, ndondomeko izi zakusintha kwa electron pa malo gha electrode zikupangiska kuti tekinoloje ya mazuŵa ghano yiŵeko. Ivyo vikuchitika vikuchitika nyengo yiliyose para kuphatikiza kwakwenelera kwa ma electrode, electrolyte, ndipo panji nkhongono yakupangiska kemiko panji magesi ghakugwiriskira ntchito ghakwiza pamoza - nkhongono yakusintha nkhongono pakati pa mitundu ya kemiko na magesi iyo yili na nkhongono zakutowa.

Electrochemical Reactions