소개
전기 화학적 세포는 내부의 화학 반응으로부터 전기 에너지를 구성하거나 전력을 이용하여 화학 반응이 내부에서 발생할 수있는기구입니다. 이러한 장치를 사용하면 화학 에너지를 전기 에너지로 전환하거나 그 반대도 마찬가지입니다. TV 리모컨 및 시계와 같은 수많은 전기 품목에 전력을 공급하는 기존의 1.5 볼트 셀은 전기 화학 셀의 예입니다.
갈바닉 및 볼타 세포는 화학 공정을 통해 전류를 생성 할 수있는 두 가지 유형입니다. 대안 적으로, 전류를 통과 할 때 화학 반응을 유발하는 세포를 전해 세포라고합니다.
세포 전위
- 전기 화학 세포는 2 개의 반 세포로 조립되며, 각각 전해질에 침지 된 전극으로 구성됩니다. 두 절반 세포 모두에 유사한 전해질을 이용할 수 있습니다.
- 이 절반 세포는 혼합없이 그들 사이의 이온 접촉을위한 플랫폼을 제공하는 소금 브리지에 의해 연결됩니다. 소금 다리는 질산 칼륨 또는 염화나트륨 용액에 담긴 여과지입니다.
- 전기 화학 세포의 반 세포 중 하나는 산화로 인해 전자를 잃는 반면, 다른 하나는 제거 공정을 통해 전자를 얻습니다.
- 안정성 반응은 반 세포 모두에서 발생합니다. 균형에 도달하면 순 전압이 0이되고 셀은 전기 생산을 중지합니다.
- 전자를 잃거나 얻기 위해 전해질과의 전극 접촉 방식은 전극 용량에 의해 설명됩니다. 이러한 전위의 중요성은 전체 세포 전위를 나타내는 데 사용될 수 있습니다. 주로, 전극 전위는 기준 전극 (알려진 전위의 전극)으로서 표준 수소 전극의 도움으로 측정된다. .
1 차 및 2 차 세포
- 1 차 세포는 사용 및 배의 갈바니 세포입니다. 이들 세포에서 발생하는 전기 화학적 효과는 돌이킬 수 없다. 따라서, 반응물은 전기 에너지를 생성하기 위해 소비되고, 셀은 반응물이 완전히 고갈되면 전류를 생성한다. .
- 하위 세포 (충전식 배터리라고도 함)는 전기 화학적 세포입니다. 세포는 가역적 반응을 가지고 있습니다. 즉, 세포는 갈바니 세포 및 전해 세포로 작용할 수 있습니다.
- 대부분의 1 차 배터리 (직렬로 연결된 다중 셀, 병렬 또는이 둘의 조합)는 낭비적이고 환경 적으로 유해한 장치로 간주됩니다. 그들은 제조 공정에서 함유 한 에너지의 약 50 배가 필요합니다. 그들은 또한 많은 독성 금속을 가지고 있으며 유해 폐기물로 간주됩니다.
전기 화학 세포의 범주
전기 화학 세포의 두 가지 주요 품종은
입니다- 볼타 세포 (갈바닉 세포)
- 전해 세포
볼타 세포 (갈바닉 세포) : 갈바닉 세포는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 여기서 산화 환원 반응은 자동이며 전력 생산을 담당합니다.
e Lecollytic 세포 : 전해 세포는 전기 에너지를 화학 에너지로 변환합니다. 산화 환원 반응은 무작위가 아니며 반응을 시작하는 전기 능력이 필요합니다. 두 전극은 용융 전해질 용액에서 동일한 용기에 위치합니다.
전기 화학 세포의 작업 :
양극과 음극은 전기 화학 세포에서 2 개의 전도성 전극이다. 산화를 유지하는 전극은 양극으로 인식됩니다. 감소를 겪는 전극은 캐소드입니다. 금속, 반도체, 흑연 및 전도성 중합체를 포함한 충분한 작업 물질은 전극을 생성 할 수 있습니다. 자유 변형 이온을 포함하는 전해질은이 전극 사이에 있습니다.
볼타 세포의 각 금속 전극은 전해질 용액에 침지된다. 음극은 산화되는 반면 음극은 감소됩니다. 양극 금속은 산화 상태 (고체 형태)에서 유리한 산화 (이온)로 전이 될 것이다. 캐소드에서, 용액의 유일한 금속 이온은 하나 이상의 전자를 수용하여 이온의 산화 상태를 0으로 감소시킨다. 결과적으로, 고체 금속 층은 음극에 형성된다. 두 개의 전극은 전자가 음극 표면의 양극의 금속에서 이온으로 전자가 갈 수 있도록 전기적으로 연결되어야합니다. 전류는 모터를 돌리거나 전구를 조명 할 수있는 전자의 흐름입니다.
전기 화학 세포의 예 :
반응 예 :볼타 세포의 작동 법칙은 동시 산화이며, 환원 반응을 산화 환원 반응이라고한다. 이 산화 환원 응답은 두 가지 하프 응답으로 구성됩니다. 산화 환원 브레이스는 전형적인 볼타 세포의 바비와 아연이며, 다음 반 세포 반응으로 표시됩니다.
아연 (양극) Zn (S) → Zn2 (aq) 2e -
의 전극전극 (음극) Cu2 (aq) 2 E - → Cu (S)
세포는 별도의 찻잔으로 구성됩니다. 전극의 열은 전해질 결과에 침지된다. 각각의 반 셀은 면봉 접지에 의해 연결되어 두 세포 사이의 이온 종의 자유 수송이 가능하다. 전류 오버플로와 셀은 회로가 완료되면 전기 에너지를 "생성"합니다.
구리는 아연을 쉽게 부식시킨다; 양극은 아연이고, 음극은 구리입니다. 결과의 음이온은 다른 본질의 황산염입니다. 전기 화학 반응은 전기 전도체 장치가 전극을 연결할 때 시작됩니다.
반응은 Zn + Cu2 + → Zn2 + + cu입니다.
아연 전극은 산화 된 2 개의 전자 (Zn → Zn2 + 2E-)로서 코드를 통해 구리 캐소드로 이동합니다. 전자는 또한 결과에서 Cu2를 발견하고 바비는 구리 에센스 (Cu2 ++ 2e- → Cu)로 감소된다. 아연 전극은 반응 중에 사용될 것이고, 몸체의 크기가 줄어들고, 구리 전극은 증착 된 Cu로 인해 더 중요해 보인다. 전하가 셀을 통해 흘러 나오려면 면봉 접지가 필요합니다. 면봉 접지가 없으면 양극에서 생성 된 전자가 캐소드에서 보충 될 것이며 응답은 작동을 중단 할 것입니다.
볼타 세포는 주로 전력의 결과로 사용됩니다. 그들의 본질적으로, 그들은 직류를 생성합니다. 배터리는 병렬로 연결된 볼타 셀 팩입니다. 납산 배터리에는 납이있는 셀과 이산화 납으로 구성된 셀이 있습니다.
전기 화학 세포의적용
- 전해 세포는 많은 비철 금속의 전기 변형에 사용됩니다. 그들은 또한이 금속의 전기화에도 사용됩니다.
- 고급 납, 아연, 알루미늄 및 구리의 전시에는 전해 세포가 포함됩니다.
- 금속성 나트륨은 용융 염화나트륨으로부터 전해 세포에 배치하고 전류를 통과시켜 방출 될 수 있습니다. .
- 많은 상업적으로 필수적인 배터리는 갈바니 셀입니다.
- 연료 전지는 여러 원격 위치에서 청정 에너지의 원천으로 작용하는 전기 화학 세포의 소개 클래스입니다.
결론
전기 화학적 세포는 화학 반응으로 인한 전력을 유발하거나 전기 에너지를 사용하여 반응을 유발하는 장치입니다. 전류를 발생시키는 전기 화학적 세포를 Voltaic이라고하며 전기 분해를 통해 화학 반응을 만드는 세포를 전해 세포라고합니다. 갈바닉 세포의 전형적인 예는 소비자 사용을위한 표준 1.5 볼트 셀입니다. 배터리는 병렬로 연결된 더 많은 셀로 구성됩니다. 직렬 또는 직렬 및 평행 패턴.
