Magnitudinea tensiunii de polarizare prin diferența de potențial de electrod sub curent și fără alimentare

Mărimea tensiunii de electrod de polarizare determinată de diferența de potențial și curent fără curent.

De obicei, există trei tipuri de polarizare: concentrarea sau activarea electrochimică și rezistiv.

Concentrarea polarizare provine din faptul că concentrația substanței în jurul electrodului atunci când un curent este diferită de concentrația substanței în soluția vrac, deoarece alimentarea sau îndepărtarea substanțelor care nu ține pasul cu consumul acestor substanțe asupra electrodului. polarizare Concentrarea este legată de curentul care trece de la ecuația electrod

în care JPR - limitarea densității curentului, adică curent maxim care poate fi obținută în aceste condiții asupra electrodului pe suprafața electrodului unitate:

unde D - coeficientul de difuzie este furnizat materialul de electrod; Cv - concentrația în soluția vrac; # 948; - grosimea stratului de difuzie în apropierea suprafeței electrodului.

Grosimea stratului de difuzie # 948; în care schimbarea concentrației substanțelor în reacție, se observă pe electrodul, în practică, este luat 10-3sm egal. Pentru un pile de combustie cu hidrogen-oxigen, de exemplu, prin creșterea potențialului actual al electrodului de hidrogen devine mai pozitivă și potențialul electrodului de oxigen este deplasată în direcția negativă. Diferența de potențial scade, adică De fixare scade tensiunea la ET. Această prejudecată potențiale sau pierderi neproductive de energie în TE este impusă pentru a accelera răspândirea substanțelor active. Putere, egală cu polarizarea de concentrație la curentul consumat în degajările de căldură în interiorul celulelor de combustie.

Amploarea reacției de electrod de polarizare electrochimică (supratensiune) depinde de natura reacției, temperatura materialului de electrod și densitatea de curent. Prezența sa poate fi explicată prin faptul că componentele individuale ale răspunsului global la acest electrod, trece încet și a petrecut activarea lor a potențialului de electrod.

polarizarea ohmica se datorează rezistenței ohmice a electrolitului și electrozi. Pierderile ohmice poate crește datorită formării oxidului și apariția diferitelor pelicule organice pe suprafețele electrozilor scăderea concentrației ionilor în zona de reacție.

pile de combustie practice sub randamentul teoretic, deoarece Fixarea tensiunii U de mai jos EMF datorită elementului de polarizare și pierderile rezistive în elementul:

unde E - elementul CEM; r1 și r2 - conductorii de rezistență ale primului și al doilea tip din interiorul celulei; # 8710; E - polarizarea celulei, egală cu suma de polarizare catodică și anodică:

La rândul său, catodul (# 8710, # 949; k) și anodic (# 8710, # 949; a) reprezintă suma polarizării concentrației și polarizarea electrochimică a anod și catod:

# 8710; # 949; k = # 8710; # 949; capăt la + # 8710; # 949; e-mail ;;

# 8710; # 949; a = # 8710; # 949; conc a + # 8710; # 949; e și.

Pentru a spori funcționarea efectivă și eficientă necesară pentru a crește eficiența elementului de tensiune TE de prindere. Din ecuația (15) vedem că acest lucru se poate realiza prin reducerea polarizării de celule de combustibil și pierderi ohmice.

Redusă TE polarizare poate fi realizată odată cu creșterea temperaturii, agitarea electrolitului, creșterea concentrației sau presiunea parțială a substanțelor furnizate electrodului, utilizând catalizatori, a crescut suprafața electrodului. element de polarizare ohmică poate fi redusă prin creșterea conductivității electrolitului și descrește distanța dintre electrozi. Conductivitatea este determinată de mobilitate ionică și concentrare. Mobilitatea ionilor și, prin urmare, conductivitatea electrică a creșterilor electrolitice cu creșterea temperaturii. Pentru mulți electroliți dependența conductivității de temperatură este exprimată prin ecuația

,

unde k - coeficient de temperatură, T - temperatura, K. Valoarea coeficientului de temperatură la diferite temperaturi nu este constantă și variază acizii 0,010-0,015, alcali - 0,016-0,020, saruri - 0,020-0,025.

Caracteristica curent-tensiune a celulei de combustibil.

Reprezentarea grafică a tensiunii sau a puterii de densitatea de curent de celule de combustibil este numit curent-tensiune caracteristică (IV caracteristică) TE. Tipic TE VAC (pentru pile de combustie cu hidrogen oxigen) este prezentată în Figura 2