11.10.2006 11:53:40
Niklzinkový akumulátor - 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 NiOOH / Ni NiOOH + H2O + 3e- --› Ni + 3OH-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/Zn - (anoda z niklu, katoda ze zinku, elektrolyt hydroxid draselný)
Větší potenciál poloreakcí je u redukce hydroxidu-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- --› 2 NiOOH + 6e- + 2H2O
Děj na záporné katodě: 6H2O + 6e- --› + 3H2 + 6OH -
Celkový zápis: 2 Ni + 4 H2O --› 2 NiOOH + 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: +NiOOH/KOH/Zn - (katoda z hydroxidu-oxidu niklitého, anoda ze zinku, elektrolyt hydroxid draselný)
Standartní elektrodové potenciály poloreakcí:
3/2 NiOOH / Ni(OH)2 NiOOH + H2O + e- --› Ni(OH)2 + OH-1 E0 = +0,49 V
2/0 Zn(OH)2 / Zn Zn(OH)2 + 2e---› Zn + 2OH-1 E0 = - 1,246 V
Větší potenciál poloreakcí je u redukce hydroxidu-oxidu niklitého, takže tato poloreakce probíhá při nabíjení v naznačeném směru, zatímco reakce se zinkem ve směru opačném :
Děj na kladné katodě: 2 NiOOH + 2 H2O + 2e- --› 2Ni(OH)2 + 2OH-
Děj na záporné anodě: Zn + 2OH- - 2e- --› Zn(OH)2
Celkový zápis: 2 NiOOH + 2 H2O + Zn --› 2Ni(OH)2 + Zn(OH)2

Opětovné nabíjení:
Schéma při nabíjení: +Ni(OH)2/KOH/ZnOH)2 - (anoda z hydroxidu nikelnatého, katoda z hydroxidu zinečnatého, elektrolyt hydroxid draselný)
3/2 NiOOH / Ni(OH)2 NiOOH + H2O + e- --› Ni(OH)2 + OH-1 E0 = +0,49 V
2/0 Zn(OH)2 / Zn Zn(OH)2 + 2e---› Zn + 2OH-1 E0 = - 1,246 V
Větší potenciál poloreakcí je u redukce hydroxidu-oxidu niklitého, takže tato poloreakce probíhá při nabíjení v opačném směru, zatímco reakce se zinkem ve směru naznačeném:
Děj na kladné anodě: 2Ni(OH)2 + 2OH- - 2e- --› 2 NiOOH + 2 H2O
Děj na záporné katodě: Zn(OH)2 + 2e- --› Zn + 2OH-
Celkový zápis: 2Ni(OH)2 + Zn(OH)2 --› 2 NiOOH + Zn + 2 H2O
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]