Фарадейдің тиімділігі - Википедия - Faraday efficiency

Фарадей тиімділігі (деп те аталады фарадаикалық тиімділік, фарадаикалық кірістілік, кулондық тиімділік немесе ағымдағы тиімділік) тиімділікті сипаттайды зарядтау (электрондар ) жеңілдететін жүйеде беріледі электрохимиялық реакция. Бұл терминдегі «Фарадей» сөзінің өзара байланысты екі аспектісі бар. Біріншіден, тарихи бірлік зарядтау болып табылады алыста, бірақ содан кейін ауыстырылды кулон. Екіншіден, байланысты Фарадей тұрақтысы зарядпен өзара байланысты моль заттар мен электрондар (зат мөлшері ). Бұл құбылыс бастапқыда түсінікті болды Майкл Фарадей оның жұмысы және оның білдірді электролиз заңдары.[1]

Фарадаикалық жоғалту көздері

Фарадалық шығындарды екеуі де бастан кешіреді электролиттік және гальваникалық электрондар немесе иондар қажетсіз жанама реакцияларға қатысқан кездегі жасушалар. Бұл шығындар жылу және / немесе химиялық қосалқы өнім ретінде пайда болады.

Мысалды судың тотығуы дейін оттегі электролиздегі оң электродта. Кейбір электрондар түзілуіне бағытталады сутегі асқын тотығы[дәйексөз қажет ]. Электрондардың осылайша бөлінген бөлігі фарадалық жоғалтуды білдіреді және әр түрлі аппараттарда әр түрлі болады.

Тиісті электролиз өнімдерін шығарған кезде де, өнімдер рекомбинацияға жол берілсе, шығындар орын алуы мүмкін. Кезінде су электролизі, қалаған өнімдер (H2 және O2 ), қалыптастыру үшін қайта біріктіре алады су. Бұл, мысалы, каталитикалық материалдар болған жағдайда болуы мүмкін платина немесе палладий әдетте электродтар ретінде қолданылады. Мұны есепке алмау Фарадей-тиімділік әсері оң нәтижелерді дұрыс анықтамаудың себебі ретінде анықталды суық синтез тәжірибелер.[2][3]

Протон алмасу мембраналық отын жасушалары кезінде электрондардың бір бөлігі сутектен бөлініп шыққан кездегі фарадалық шығындардың тағы бір мысалын келтіріңіз анод мембрана арқылы ағып, катод тікелей жүктеме арқылы өтіп, пайдалы орындаудың орнына жұмыс. Ең дұрысы, электролиттік мембрана мінсіз оқшаулағыш бола алады және бұған жол бермейді.[4]

Фарадалық шығындардың әсіресе таныс мысалы болып табылады өзін-өзі босату бұл батареяның жарамдылық мерзімін шектейді.

Фарадаикалық шығынды өлшеу әдістері

Жасуша дизайнының фарадай тиімділігі, әдетте, реактивтің белгілі мөлшері болатын жаппай электролиз арқылы өлшенеді стехиометриялық өткен токпен өлшенген өнімге айналады. Содан кейін бұл нәтиже басқа аналитикалық әдіс арқылы өлшенген өнімнің байқалған мөлшерімен салыстырылады.

Фарадаикалық шығын және кернеу мен энергия тиімділігі

Фарадай жоғалту - бұл электрохимиялық жүйеде энергияны жоғалтудың бір түрі ғана. Тағы біреуі артық потенциал, реакцияны қажетті жылдамдықпен жүргізу үшін қажет электродтық теориялық және нақты кернеулер арасындағы айырмашылық. 100% фарадаикалық тиімділігі бар қайта зарядталатын батареяның өзі зарядсыздандыру кезінде пайда болатыннан жоғары кернеуде зарядтауды қажет етеді, сондықтан оның жалпы энергия тиімділігі кернеу тиімділігі мен фарадаикалық тиімділіктің туындысы болып табылады. Кернеу тиімділігі 100% төмен термодинамикалық қайтымсыздық кез келген нақты химиялық реакциялар.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ Бард, Дж .; Фолкнер, Л.Р. (2000). Электрохимиялық әдістер: негіздері және қолданылуы (2-ші басылым). Нью-Йорк: Джон Вили және ұлдары. ISBN  0-471-04372-9.
  2. ^ Джонс, Дж. Э .; т.б. (1995). «Судың электролизі кезінде 100% -дан аз фарадаикалық тиімділік« суық синтез »жасушаларында артық жылу туралы есептер шығара алады». J. физ. Хим. 99 (18): 6973–6979. дои:10.1021 / j100018a033.
  3. ^ Шкеди, З .; т.б. (1995). «Калориметрия, артық жылу және Ni-H кезіндегі Фарадей тиімділігі2О электролиттік жасушалар ». Біріктіру технологиясы. 28 (4): 1720–1731. дои:10.13182 / FST95-A30436.
  4. ^ «Мұрағатталған көшірме» (PDF). Архивтелген түпнұсқа (PDF) 2008-09-21. Алынған 2008-10-08.CS1 maint: тақырып ретінде мұрағатталған көшірме (сілтеме)