11.10.2006 11:53:04
Akumulátor NiFe - odvození rovnic
[klik ke schématu akumulátoru]


Akumulátory jsou sekundární články, které na rozdíl od článků primárních lze i nabíjet
Nabíjení je děj, kdy "násilím" (zdrojem stejnosměrného proudu) se provede děj proti "přirozenosti" (proti hodnotám potenciálů poloreakcí) a vybíjení je děj, kdy "samovolně" probíhají děje dle přirozenosti (dle hodnot potenciálů poloreakcí)
Standartní elektrodové potenciály poloreakcí:
3/0 Ni2O3 / Ni Ni2O3 + 3H2O + 6e- --› 2Ni + 6OH-1 E0 = zřejmě větší než +1,5 V
1 /0 H2O / H2 2H2O + 2e---› H2 + 2OH-1 E0 = - 0,828 V
Nabíjení: k redukci dochází jako vždy na katodě, protože katoda přijímá elektrony je záporným pólem (elektrodou) článku. Na anodě dochází jako vždy k oxidaci, elektrony odevzdává, je tudíž kladným pólem (elektrodou) článku.
Schéma při prvním nabíjení: +Ni/KOH/Fe - (anoda z niklu, katoda ze železa, elektrolyt hydroxid draselný)
Větší potenciál poloreakcí je u redukce oxidu niklitého, takže tato poloreakce probíhá při nabíjení v opačném směru, zatímco reakce s vodíkem ve směru naznačeném:
Děj na kladné anodě: 2 Ni + 6OH- --› Ni2O3 + 6e- + 3H2O
Děj na záporné katodě: 6H2O + 6e- --› + 3H2 + 6OH -
Celkový zápis: 2Ni + 3H2O --› Ni2O3 + 3H2

Vybíjení: k redukci dochází jako vždy na katodě (to ovšem ve svých důsledcích znamená, že se jedná o elektrodu, která je při nabíjení označována jako anoda). Jelikož do ní vstupují elektrony, které se pohybují od záporného do kladného pólu, je katoda kladná elektroda. K oxidaci dochází jako vždy na anodě (jedná se o elektrodu, která při nabíjení je označována jako katoda). Jelikož z ní vystupují elektrony, které se pohybují od záporného do kladného pólu, je anoda záporná elektroda.
Schéma při vybíjení: +Ni2O3/KOH/Fe - (katoda z oxidu niklitého, anoda ze železa, elektrolyt hydroxid draselný)
Standartní elektrodové potenciály poloreakcí:
3/2 Ni2O3 / NiO Ni2O3 + H2O+ 2e- --› 2NiO + 2OH-1 E0 = +0,49 V
2/0 FeO / Fe FeO + H2O + 2e- --› Fe + 2OH-1 E0 = - 0,89 V
Větší potenciál poloreakcí je u redukce oxidu niklitého, takže tato poloreakce probíhá při nabíjení v naznačeném směru, zatímco reakce se železem ve směru opačném :
Děj na kladné katodě: Ni2O3 + H2O + 2e- --› 2NiO + 2OH-
Děj na záporné anodě: Fe + 2OH- - 2e- --› FeO + H2O
Celkový zápis: Ni2O3 + Fe --› 2 NiO + FeO

Opětovné nabíjení:
Schéma při nabíjení: +NiO/KOH/FeO - (anoda z oxidu nikelnatého, katoda z oxidu železnatého, elektrolyt hydroxid draselný)
3/2 Ni2O3 / NiO Ni2O3 + H2O+ 2e- --› 2NiO + 2OH-1 E0 = +0,49 V
2/0 FeO / Fe FeO + H2O + 2e- --› Fe + 2OH-1 E0 = - 0,89 V
Větší potenciál poloreakcí je u redukce oxidu niklitého, takže tato poloreakce probíhá při nabíjení v opačném směru, zatímco reakce se železem ve směru naznačeném:
Děj na kladné anodě: 2NiO + 2OH- - 2e- --› Ni2O3 + H2O
Děj na záporné katodě: FeO + H2O + 2e- --› Fe + 2OH-
Celkový zápis: 2 NiO + FeO --› Ni2O3 + Fe
Pozn.: Uvažovali jsme pro zjednodušení standartní elektrodové potenciály E0 namísto správnějších elektrodových potenciálů E. Jejich vztah je určen Nernstovou rovnicí:
E = E0     0,059   log   [koncentrace oxidované formy]
+  
   
    n     [koncentrace redukované formy]
Pamatuj: jedna elektroda je stále kladná (při nabíjení se nazývá anodou, při vybíjení katodou). Druhá elektroda je stále záporná (při nabíjení se nazývá katodou, při vybíjení anodou)

[klik ke schématu akumulátoru]


[olověný][NiFe][NiCd][NiZn][NiMH][LiIon][NaS]


[nahoru][elektrochemie][fyzikální chemie a chemická fyzika][go home]