Угольный аккумулятор, или великая загадка электрохимии

[Электро-химик]

В 14.08.2022 в 16:21, Nahum сказал:

Фосолиф-химик, если это из-за ионов, которые накапливаются в приэлектродном пространстве, значит аккумулятор должен переставать работать при помешивании электролита. Этого не происходит. Кроме того, я проводил следующий эксперимент: стержни "заряжались" в одном растворе, потом он выливался, стержни погружались в свежий раствор такой же концентрации, и тоже выдавали ток.

Хотелось бы уточнить: использовались симметричные гальваническиеячейки? Т.е. если использовались медные электроды, то оба электрода медных, а если угольные, то оба угольные, ведь так?

 

В 25.08.2022 в 13:47, Nahum сказал:

Электро-химик, я не верю в адсорбцию газов. Потому что, как я уже говорил, аккумулятор работает даже с медными пластинами.

А с медными электродами также происходило? Они тоже выдавали ток при смене электролита? Или только угольные?

 

В 28.08.2022 в 17:30, Nahum сказал:

Обращаю ваше внимание на то, что с содовым электролитом вместо солевого саморазряд аккумулятора намного больше, а напряжение - ниже. Какой из этого можно сделать вывод?...

Вывод прост.

1. В случае углеродных материалов работает аБсорбция  - поглощение продуктов электролиза объемом электродов (в бОльшей степени), и изменение концентрации реагентов в приэлектродном слое. При переносе в другой раствор работают запасённые в объёме вещества.

2. В случае медных электродов работает изменение концентрации реагентов в приэлектродном слое. Медный анод окисляется, на его поверхности образуется целая каша продуктов, в зависимости от рН она может быть как растворимой, так и в виде плёнки на электроде, или осадка/шлама, который выпадет на дно ячейки. NaCl - нейтральная рН=6-8, на поверхности будет оксо-гидроксидная пленка, в содовом - в основном карбонатная (рН >8).  Диаграмма Пурбэ для меди в помощь.

Если убрать внешнюю поляризацию, и перенести в другой такой же раствор, то продукты реакции из приэлектродного слоя могут претерпевать изменеия, восстанавливаясь, и давать ток обратной полярности. Аналогично на катоде, там реакция выделения хлора (в NaCl) либо кислорода (сода). Приэлектродный слой обедняется по Cl-/OH-, что создаёт концентрационную полярзизацию.

А "саморазряд" выше по той причине, что скорость реакций в щелочной/карбонатной среде выше, чем в нейтральной/хлоридной.

[Nahum]

В 28.08.2022 в 17:58, бродяга_ сказал:

тут вопросы не веры, а законов электрохимии, как только их узнаешь, никаких загадок не останется, все станет предельно ясно.

 

Уравнение Нернста? ...

Электро-химик, спасибо за подробный исчерпывающий ответ. Я использовал симметричные гальванически электроды. Смену электролита делал только с угольными. Что такое концентрационная поляризация?

[Nahum]

По итогам обсуждений можно сделать две теории
1. Абсорбция газов и ок-вост реакции с ними (всё как завещал Пресняков)

2. Возникновение эдс как-то связано с концентрацией ионов в растворе, но как ионы в растворе порождают ток во внешней цепи не понятно, они же не окисляются и не восстанавливаются. Возможно:

во время электролиза на электродах запасается огромный заряд в несколько кулонов, но на поверхность электродов вторым слоем садятся ионы противоположного заряда из раствора, так что внешне этот заряд себя не проявляет. При отключении тока ионы уходят в раствор, а заряды перетекают во внешней цепи между электродами.

[yatcheh]

30.08.2022 в 18:02, Nahum сказал:

2. Возникновение эдс как-то связано с концентрацией ионов в растворе, но как ионы в растворе порождают ток во внешней цепи не понятно, они же не окисляются и не восстанавливаются.

 

Потенциал электродов зависит от концентрации электролита (см. ур-е Нернста).

 

30.08.2022 в 18:02, Nahum сказал:

во время электролиза на электродах запасается огромный заряд в несколько кулонов

 

это уже суперконденсатор получаеццо...

[Вадим Вергун]

09.08.2022 в 09:10, Nahum сказал:

Опускаю в раствор NaCl два графитовых стержня, пропускаю постоянный ток в течение нескольких минут и  после отключения эта конструкция может ещё пару минут выдавать 20-50 мА при напряжении 1.2 вольта. Почему так происходит? Я уже в нескольких местах задавал вопрос, один раз меня отослали к электродному перенапряжению, я почитал и не понял, что это такое. Изначально идея взята из статьи про газовый аккумулятор, в котором хлор и водород при электролизе должны адсорбироваться активированным углём и образовывать топливный элемент. Но аккумулятор работает и без активированного угля, а возможность накопления хлора и водорода в толще графита весьма сомнительна.

Чтобы выдать 50мА при 1.2В две минуты нужно 50 микролитров водорода. Это ахренеть как мало, такое графитовый стержень в лёгкую засорбирует.

[Nahum]

Есть такой концентрационный аккумулятор. Сосуд разделён на две секции гипсовой мембраной, которая не пропускает ионы металлов, но пропускает сульфат тк он есть в составе гипса. В секции залит раствор CuSO4, поставлены медные стержни. После электролиза в анодной(+) секции медный стержень немного растворяется и насыщает раствор ионами меди, в катодной(-) секции медь осаждается на электрод и обедняет раствор. Ионы меди иногда сами по себе уходят в раствор, заряжая электрод отрицательно. Отрицательный электрод притягивает ионы меди обратно, но равновесный потенциал сдвинут в отрицательную сторону. У медных электродов растворах разной концентрации разный потенциал, и при замыкании во внешней цепи может идти ток. Если я правильно понимаю, потенциал электрода - это работа, которую нужно совершить, чтобы с электрода в раствор ушло определённое количество ионов.
Может, с солью происходит то же самое?... 

[Электро-химик]

В 30.08.2022 в 17:49, Nahum сказал:

Смену электролита делал только с угольными.

Вот и сделай с медными. Если (скорее всего) такого эффекта, как на угольных, не будет, то это означает, что при переносе в новый электролит работают только абсорбированные газы. Конец обсуждению.

 

В 30.08.2022 в 18:02, Nahum сказал:

во время электролиза на электродах запасается огромный заряд в несколько кулонов, но на поверхность электродов вторым слоем садятся ионы противоположного заряда из раствора, так что внешне этот заряд себя не проявляет. При отключении тока ионы уходят в раствор, а заряды перетекают во внешней цепи между электродами.

Всё остальное из области фантастики.

[бродяга_]

30.08.2022 в 18:23, Nahum сказал:

Если я правильно понимаю, потенциал электрода - это работа, которую нужно совершить,

в корне не верно.

[Nahum]

А что это тогда?

 

[Nahum]

Действительно, очень хотелось бы узнать, что значит "электродный потенциал". Статья в Википедии отсылает к термодинамике (вообще не понятно причём она тут) и говорит про "работу, которую нужно совершить, чтобы добавить в систему ещё одну частицу". Вот этот источник гласит (https://portal.tpu.ru/SHARED/g/GERINII/UMKD/Tab/UP elek.pdf) "электродный потенциал - это разность электростатических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом". Ну я понимаю, что такое электростатический потенциал точечного заряда. Это механическая работа (удельная), которую нужно совершить, сопротивляясь отталкиванию, чтобы из бесконечности притащить к точ. заряду единичный заряд. Но электрод и целый раствоооор?!

Изменено 31 Августа, 2022 в 15:31 пользователем Nahum