ELEKTRIČNA STRUJA KROZ TEKU ĆINE

Elektroliti čka disocijacija

disocirana teku ćina sadrži pozitivno (kationi) i negativno (anioni) nab ijene ione

elektroliti čka disocijacija = stvaranje pozitivnih i negativnih iona bez elektri čnog polja

elektroliza – taloženje izdvajanjem iz neke mješavine– npr. tijek struje uzrokuje razlaganje molekula vo de na molekule kisika i vodika– dobivanje Al iz glinice, dobivanje bakra (elektrol iti čkog)

otopine kiselina, lužina ili soli = elektroliti ⇒ pozitivni i negativni ioni ⇒ pove ćavaju vodljivost teku ćine

čista destilirana voda – izolator, uz npr. NaCl bolja vod ljivost

Anioni - nemetali (kiselinski ili lužinski ostatak - SO 4, OH)

Kationi - metali, vodik

galvanizacija – prijenos mase - presvla čenje metalom (iz otopine se nagomilavaju ioni na katodu – npr. pocin čavanje)

Faradayev zakon - ukupna prenesena masa elektrodi

mmA

N eν=

⋅ ⋅elektrokemijski ekvivalent iona

(kg)m A I t A Q= ⋅ ⋅ = ⋅

A - elektrokemijski ekvivalent u kg/CQ - elektri čni naboj u C,

izlučena masa prolazom struje kroz elektrolit proporcionalna je elektrokemijskomekvivalentu i koli čini elektriciteta

mm - molarna masaν - valencijaNe – naboj jednog mola =96 489 As/mol

IU

Rd

E ==== (Ω)(Ω)(Ω)(Ω)

Tijek struje kroz elektrode i elektrolit

polarizacijaanoda (-SO 2 ) katoda (+H 2 )

IEU

Rpd

E−−−−====⇒

kao razli čiti materijali

izvor

Elektrode od istog materijala

razlika elektrokemijskog potencijala razli čitih materijala

razlika elektrokemijskog potencijala istih materijala

Elektrokemijski elementi - primarni

otvoreni strujni krug

JEDNOKRATNE BATERIJE

Elektrokemijski elementi - sekundarni

kao razli čiti materijali

izvor

Elektrode od istog materijala – POLARIZACIJA REVERZI BILNA polarizacija - punjenje depolarizacija - pražnjenje

PUNJIVE BATERIJE - AKUMULATORI

PbSO4 PbSO4

U=Eo+ΙΙΙΙpRa

anoda PbSO4 +SO4 + H2O ⇒ PbO2 + 2H2SO4

Olovni akumulatori

PUNJENJE

anoda+katoda PbSO 4 +H2SO4 + 2H2O + PbSO4⇒ PbO2 + 3H2SO4 + Pb

katoda PbSO4 +2 H ⇒ Pb + H2SO4

prazangusto ća = 1,1 g/cm 3

pungusto ća = 1,285 g/cm 3

Ipr=Eo/(R+Ra)

anoda PbO2 + 2H + H2SO4⇒ PbSO4 + 2H2OPRAŽNJENJE

anoda+katoda PbO 2 + H2SO4 + Pb ⇒ 2PbSO4 + 2H2O

katoda Pb + SO4⇒ PbSO4

prazangusto ća = 1,1 g/cm 3

pungusto ća = 1,285 g/cm 3

Punjenje – konstantnim naponom

(A)10

QI =

Q – kapacitet akumulatora (Ah), npr. 45 Ah, 55 Ah, …

Napon punog akumulatora pri punjenju cca. 13,8 V (k uhanje – otvoriti čepove)

Napon praznog akumulatora 11,8 V, ako se nastavi pr ažnjenje akumulatora slijedi”ošte ćenje” olovnih elektroda procesom sulfatizacije

Samopražnjenje

Automobilski akumulator je predvi đen za rad kod nazivnog kapaciteta i malo ispod,nije namijenjen velikim pražnjenjima – posebne izved be akumulatora za sustave s solarnim ćelijama (deep cycle).

KS – pove ćanje temperature elektrolita, mogu ćnost eksplozije, svijanje plo ča

Paziti na razinu elektrolita (dodavanje destilirane vode)

Kontakti i kleme čiste uz ostvarivanje dobrog spoja (utjecaj soli na moru)

Struja pražnjenja do:Osnovni podaci – nazivni napon (12 V)- Kapacitet akumulatora:

(Ah)Q I t= ⋅

(Fe)

Alkalni akumulatori

(Fe)

PUNJENJE

U=Eo+ IpRa(Fe)

anoda 2Ni(OH)2⇒ 2Ni(OH)3

katoda Cd(OH)2⇒ Cd ili Fe(OH) 2⇒ Fe

anoda + katoda

2Ni(OH)2 + KOH+Cd(OH)2⇒ 2Ni(OH)3 + KOH + Cdili

2Ni(OH)2 + KOH+Fe(OH)2⇒ 2Ni(OH)3 + KOH + Fe

(Fe)Fe

Fe (OH2)

anoda 2Ni(OH)3⇒ 2Ni(OH)2

katoda Cd ⇒ Cd(OH)2 ili Fe ⇒ Fe(OH)2

anoda + katoda

2Ni(OH)3 + KOH + Cd⇒ 2Ni(OH)2 + KOH + Cd(OH)2

ili

2Ni(OH)3 + KOH + Fe ⇒ 2Ni(OH)2 + KOH + Fe(OH)2

kalijeva lužina - izvor iona za provo đenje struje – nema promjene gusto će

PRAŽNJENJE

U=Epr- IprRa

Punjenje – konstantnom strujom (posebni punja či)

NiCd punjive baterije, kasnije NiMH punjive baterije, u novije vrijeme NiMH sa malimsamopražnjenjem

NiCd – efekt pam ćenja izrazit

NiMH – efekt pam ćenja slabiji

U novije vrijeme razvoj Litij-ionskih baterija i Li -polimer (potroša čka elektronika)

Neke nove vrste baterija za posebne namjene (auto i ndustrija, vojska, …)

vrste akumulatora Pb kiselina Ni Cd Ni MH Li Ion Li polimer Alkalnigustoća energija Wh/kg 30 40 - 60 60 - 80 100 150 - 200 80ciklusa punjenja 200 - 500 500 - 1500 500 500 - 1000 100 - 150 10brzo punjenje sati 8 - 16 1 2 - 4 3 - 4 6 - 15 2 - 3samopražnjenje mjesečno u % 5 20 30 10 10 0,3napon čelije 2 1,2 - 1,25 1,2 - 1,25 3,6 2,7 1,5brzina pražnjenja Ah kapacitet 0,2 > 2 0,5 - 1 < 1 0,2 0,2održavanje (dopunjavanje) 3-6 mjeseci 30 dana 60 dana ne treba ne treba ne trebaosjetljivost na prepunjavanje visoka srednja niska niska niska niska