Эффективность Фарадея

редактировать

Эффективность Фарадея (также называется эффективность Фарадея, доходность Фарадея, кулоновский КПД или выход по току ) описывает эффективность, с которой заряд (электроны ) передается в системе, способствующей электрохимической реакции. Слово «Фарадей» в этом термине имеет два взаимосвязанных аспекта. Во-первых, исторической единицей для заряда является фарадей, но с тех пор он был заменен на кулон. Во-вторых, соответствующая постоянная Фарадея коррелирует заряд с молями вещества и электронов (количеством вещества ). Этот феномен был первоначально понят благодаря работе Майкла Фарадея и выражен в его законах электролиза.

Содержание

  • 1 Источники фарадеевских потерь
  • 2 Методы измерения фарадеевских потерь
  • 3 Фарадеевские потери в зависимости от напряжения и энергоэффективности
  • 4 Ссылки

Источники фарадеевских потерь

Фарадеевские потери испытывают как электролитические, так и гальванические элементы когда электроны или ионы участвуют в нежелательных побочных реакциях. Эти потери проявляются в виде побочных продуктов тепла и / или химических веществ.

Пример можно найти в окислении воды в кислород на положительном электроде при электролизе. Часть электронов направляется на производство перекиси водорода. Доля отведенных таким образом электронов представляет собой фарадеевские потери и варьируется в разных устройствах.

Даже когда производятся надлежащие продукты электролиза, потери могут происходить, если продуктам разрешено рекомбинировать. Во время электролиза воды желаемые продукты (H2 и O2 ) могут рекомбинировать с образованием воды. Это реально могло произойти в присутствии каталитических материалов, таких как платина или палладий, обычно используемых в качестве электродов. Неспособность учесть этот эффект эффективности Фарадея был идентифицирован как причина неправильной идентификации положительных результатов в экспериментах холодного синтеза.

Топливные элементы с протонообменной мембраной обеспечивают еще один пример фарадеевских потерь, когда часть электронов, отделенных от водорода на аноде, просачивается через мембрану и достигает катода напрямую, вместо того, чтобы проходить через нагрузку и выполнять полезную работу . В идеале электролитная мембрана была бы идеальным изолятором и предотвратила бы это.

Особенно известным примером фарадеевских потерь является саморазряд, который ограничивает срок службы батареи.

Методы измерения фарадеевских потерь

Фарадеевская эффективность конструкции элемента обычно измеряется с помощью объемного электролиза, когда известное количество реагента стехиометрически превращается в продукт, как измерено ток прошел. Затем этот результат сравнивается с наблюдаемым количеством продукта, измеренным с помощью другого аналитического метода.

Фарадеевские потери в зависимости от напряжения и энергоэффективности

Фарадеевские потери - это только одна из форм потерь энергии в электрохимической системе. Другой вариант - перенапряжение, разница между теоретическим и фактическим напряжениями на электродах, необходимыми для запуска реакции с желаемой скоростью. Даже аккумуляторная батарея со 100% фарадеевской эффективностью требует зарядки при более высоком напряжении, чем она вырабатывается во время разряда, поэтому ее общая энергоэффективность является продуктом эффективности напряжения и фарадеевской эффективности. КПД по напряжению ниже 100% отражает термодинамическую необратимость каждой реальной химической реакции.

Источники

Последняя правка сделана 2021-05-20 10:37:07
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте