เซลล์อิเล็กโทรไลต์วิธีการทำงานและการใช้งาน

เซลล์ไฟฟ้า มันเป็นสื่อกลางที่ใช้พลังงานหรือกระแสไฟฟ้าในการทำปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ไม่เกิดขึ้นเองโดยธรรมชาติ มันประกอบด้วยสองขั้วไฟฟ้า: ขั้วบวกและแคโทด.

ที่ออกซิเดชันขั้วบวก (+) เกิดขึ้นเนื่องจากที่เว็บไซต์นี้บางองค์ประกอบหรือสารประกอบสูญเสียอิเล็กตรอน ในขณะที่ในแคโทด (-) การลดลงเนื่องจากองค์ประกอบหรือสารประกอบบางอย่างได้รับอิเล็กตรอน.

ในเซลล์อิเล็กโทรไลต์เกิดการสลายตัวของสารบางอย่างที่แตกตัวเป็นไอออนก่อนหน้านี้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโทรไลซิส.

การประยุกต์ใช้กระแสไฟฟ้าก่อให้เกิดการปฐมนิเทศในการเคลื่อนที่ของไอออนในเซลล์ไฟฟ้า ไอออนประจุบวก (ไพเพอร์) ย้ายไปยังประจุแคโทด (-).

ในขณะเดียวกันไอออนที่มีประจุลบ (แอนไอออน) จะถูกโอนไปยังขั้วบวกที่มีประจุ (+) การถ่ายโอนประจุนี้ประกอบด้วยกระแสไฟฟ้า (ภาพบนสุด) ในกรณีนี้กระแสไฟฟ้าดำเนินการโดยสารละลายอิเล็กโทรไลต์ซึ่งอยู่ในภาชนะของเซลล์อิเล็กโทรไลต์.

กฎของการแยกกระแสไฟฟ้าของฟาราเดย์ระบุว่าปริมาณของสารที่ผ่านการออกซิเดชั่นหรือการลดลงในแต่ละอิเล็กโทรดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านเซลล์หรือเซลล์.

ดัชนี

• 1 ส่วน
• 2 เซลล์อิเล็กโทรไลต์ทำงานอย่างไร?
  • 2.1 กระแสไฟฟ้าของโซเดียมคลอไรด์ที่หลอมเหลว
  • 2.2 Down Cell
• 3 แอปพลิเคชัน
  • 3.1 การสังเคราะห์ทางอุตสาหกรรม
  • 3.2 การเคลือบและการกลั่นโลหะ
• 4 อ้างอิง

ชิ้นส่วน

เซลล์อิเล็กโทรไลติกประกอบด้วยภาชนะบรรจุซึ่งวัสดุที่จะได้สัมผัสกับปฏิกิริยาที่เกิดจากประจุไฟฟ้าจะถูกสะสม.

เรือมีขั้วไฟฟ้าคู่หนึ่งที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่กระแสตรง อิเล็กโทรดที่มักใช้เป็นของวัสดุเฉื่อยนั่นคือพวกเขาไม่ได้เข้าไปแทรกแซงในปฏิกิริยา.

สามารถเชื่อมต่อแอมป์มิเตอร์แบบอนุกรมกับแบตเตอรี่เพื่อวัดความเข้มของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านสารละลายอิเล็กโทรไลติก นอกจากนี้โวลต์มิเตอร์ยังวางขนานเพื่อวัดความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าคู่.

วิธีการทำงานของเซลล์ด้วยไฟฟ้า?

กระแสไฟฟ้าของโซเดียมคลอไรด์ที่หลอมเหลว

เป็นที่ต้องการใช้โซเดียมคลอไรด์ที่หลอมเหลวกับโซลิดโซเดียมคลอไรด์ที่เป็นของแข็งเนื่องจากหลังไม่มีไฟฟ้า ไอออนสั่นสะเทือนภายในผลึก แต่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้.

ปฏิกิริยาแคโทด

ขั้วไฟฟ้ากราไฟท์ซึ่งเป็นวัสดุเฉื่อยเชื่อมต่อกับขั้วของแบตเตอรี่ อิเล็กโทรดเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแบตเตอรี่ซึ่งประกอบเป็นขั้วบวก (+).

ในขณะที่อิเล็กโทรดอื่น ๆ เชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ซึ่งประกอบเป็นแคโทด (-) เมื่อกระแสที่มาจากแบตเตอรี่ไหลจะสังเกตได้ดังต่อไปนี้:

การลดลงของไอออนไอออนเกิดขึ้นที่แคโทด (-)⁺, ซึ่งเมื่อพวกเขาได้รับอิเล็กตรอนพวกมันจะเปลี่ยนเป็นโลหะ Na:

นา⁺  +   และ^-   => Na (l)

โลหะเงินสีขาวลอยอยู่บนโซเดียมคลอไรด์ที่หลอมเหลว.

ปฏิกิริยาขั้วบวก

ในทางตรงกันข้ามที่ขั้วบวก (+) การเกิดออกซิเดชันของไอออน Cl เกิดขึ้น^-, เนื่องจากสูญเสียอิเล็กตรอนและกลายเป็นก๊าซคลอรีน (Cl₂) กระบวนการที่ปรากฏโดยการปรากฏตัวของก๊าซสีเขียวอ่อนที่ขั้วบวก ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่ขั้วบวกนั้นสามารถเกิดขึ้นได้เช่นนี้

2Cl^- => Cl₂ (g) + 2 e^-

การก่อตัวของโลหะ Na และ Cl แก๊ส₂ จาก NaCl ไม่ใช่กระบวนการที่เกิดขึ้นเองต้องมีอุณหภูมิสูงกว่า 800 º C กระแสไฟฟ้าจ่ายพลังงานสำหรับการเปลี่ยนแปลงที่ระบุให้เกิดขึ้นในอิเล็กโทรดของเซลล์อิเล็กโทรไลต์.

อิเล็กตรอนถูกใช้ที่ขั้วลบ (-) ในกระบวนการลดและผลิตที่ขั้วบวก (+) ระหว่างออกซิเดชั่น ดังนั้นอิเล็กตรอนจะไหลผ่านวงจรภายนอกของเซลล์อิเล็กโทรไลต์จากขั้วบวกไปยังแคโทด.

แบตเตอรี่กระแสตรงจ่ายพลังงานให้อิเล็กตรอนไหลตามธรรมชาติจากแอโนด (+) ไปยังแคโทด (-).

ลงเซลล์

The Down cell เป็นการปรับตัวของเซลล์อิเล็กโทรไลต์ที่อธิบายไว้และใช้สำหรับการผลิตอุตสาหกรรมของโลหะ Na และก๊าซคลอรีน.

เซลล์อิเล็กโทรไลต์ของ Down มีอุปกรณ์ที่ช่วยให้สามารถแยกเก็บสะสมของโลหะโซเดียมและก๊าซคลอรีน วิธีการผลิตโซเดียมโลหะนี้ยังใช้งานได้จริงมาก.

เมื่อปล่อยด้วยกระแสไฟฟ้าแล้วโซเดียมโลหะเหลวจะถูกระบายออกระบายความร้อนและตัดเป็นก้อน ต่อจากนั้นจะถูกเก็บไว้ในตัวกลางเฉื่อยเนื่องจากโซเดียมสามารถทำปฏิกิริยาระเบิดได้เมื่อสัมผัสกับน้ำหรือออกซิเจนในบรรยากาศ.

ก๊าซคลอรีนมีการผลิตในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่โดยกระแสไฟฟ้าของโซเดียมคลอไรด์ในกระบวนการที่มีราคาแพงน้อยกว่าการผลิตโซเดียมโลหะ.

การใช้งาน

การสังเคราะห์อุตสาหกรรม

-ในอุตสาหกรรมเซลล์อิเล็กโทรไลต์ถูกใช้ในอิเลคโตรเรฟีนและอิเล็กโทรดของโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก อลูมิเนียมบริสุทธิ์ทองแดงทองแดงสังกะสีและตะกั่วเกือบทั้งหมดผลิตในอุตสาหกรรมอิเล็กโทรไลต์.

-ไฮโดรเจนถูกผลิตโดยกระแสไฟฟ้าของน้ำ กระบวนการทางเคมีนี้ยังใช้ในการรับน้ำหนัก (D₂O).

-โลหะเช่น Na, K และ Mg นั้นได้มาจากอิเล็กโทรไลซิสของอิเล็กโทรไลต์หลอมเหลว นอกจากนี้ยังมีโลหะที่ไม่ใช่โลหะเช่นฟลูออไรด์และคลอไรด์ นอกจากนี้สารประกอบเช่น NaOH, KOH, Na₂CO₃ และ KMnO₄ พวกเขาถูกสังเคราะห์โดยขั้นตอนเดียวกัน.

การเคลือบและการกลั่นโลหะ

-กระบวนการเคลือบโลหะที่ต่ำกว่าด้วยโลหะที่มีคุณภาพสูงกว่าเรียกว่าการชุบด้วยไฟฟ้า วัตถุประสงค์ของการนี้คือเพื่อป้องกันการกัดกร่อนของโลหะต่ำและทำให้น่าสนใจยิ่งขึ้น เซลล์อิเล็กโทรไลต์ถูกใช้ในการชุบด้วยไฟฟ้าเพื่อจุดประสงค์นี้.

-โลหะที่ไม่บริสุทธิ์สามารถกลั่นด้วยกระแสไฟฟ้า ในกรณีของทองแดงแผ่นโลหะบาง ๆ วางอยู่บนแคโทดและแท่งทองแดงขนาดใหญ่ที่ไม่บริสุทธิ์จะถูกนำไปกลั่นที่ขั้วบวก.

-การใช้บทความ veneered เป็นเรื่องธรรมดาในสังคม เครื่องประดับและเครื่องใช้บนโต๊ะอาหารมักเป็นเงิน ทองเป็น electrodeposited ในอัญมณีและหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า วัตถุจำนวนมากถูกปกคลุมด้วยทองแดงเพื่อการตกแต่ง.

-รถยนต์มีแผ่นบังโคลนรถและเหล็กโครเมี่ยมชิ้นอื่น ๆ โครเมี่ยมของการป้องกันรถยนต์ใช้เวลาเพียง 3 วินาทีในการชุบโครเมียมเพื่อสร้างพื้นผิวที่สว่างของหนา 0.0002 มม..

-ตำแหน่งอิเล็กโทรดที่รวดเร็วของโลหะทำให้เกิดพื้นผิวที่ดำและขรุขระ electrodeposition ช้าสร้างพื้นผิวเรียบ "กระป๋อง" เป็นเหล็กเคลือบด้วยดีบุกด้วยกระแสไฟฟ้า บางครั้งกระป๋องเหล่านี้ถูกชุบโครเมี่ยมในเสี้ยววินาทีด้วยความหนาของชั้นโครเมี่ยมที่บางมาก.

การอ้างอิง

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.
2. eMedical Prep (2018) การประยุกต์กระแสไฟฟ้า ดึงมาจาก: emedicalprep.com
3. วิกิพีเดีย (2018) เซลล์อิเล็กโทรไลต์ สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
4. ศ. Shapley P. (2012) เซลล์ไฟฟ้าและไฟฟ้า สืบค้นจาก: butane.chem.uiuc.edu
5. เว็บการวิจัยของ Bodner ( N.d. ) เซลล์ไฟฟ้า สืบค้นจาก: chemed.chem.purdue.edu