1) Ogniwo wysokotemperaturowe (sonda lambda)-liczenie SEM
2) Ogniwo wodorowo-tlenowe
3) Zadanie w stylu "W jakim kierunku będą poruszały się elektrony w ogniwie typu porowaty stop AB5 nasycony wodorem-nikielw roztworze 6M KOH. Dla niklu uwzględnij odpowiednioprzemianę NiO/Ni(O)OH. Wskaż katodę i anodę, podaj reakcję na katodzie i anodzie, oraz zaznacz kierunek ruchu elektronów"
4) Zadanie żeby napisać co będzie katodą a co anodą, tylko to nie będą dwa metale, co by można było sprawdzić w szeregu napięciowym ich potencjały, ale jakiś bardziej wyrafinowany układ
5)wykres Pourbaix- z linią wodoru i tlenu
6) elektroredukcja i elektroutlenianie wody
7) korozja z depolaryzacją tlenową tu dodał,że ma pewien pomysł cytuję "jak będziecie budować ogrodzenia swoich willi na co zwrócic uwagę";P
8) podział stali, co to perlit, austenit itp., różnica między stalą, staliwem i żeliwem
9) różnica między hartowaniem stali stopowej i niestopowej, odpuszczanie i inna obróbka stali
10)korozja mikrobiologiczna
11) odporność korozyjna betonów

Pytanie 1

Treść(zadanie jakie dał analizie):

Oblicz SEM ogniwa wysokotemperaturowego z elektrolitem stałym z dwutlenku cyrkonu . Jedna z elektrod kontaktuje się z tlenem atmosferycznym (stężenie 20%obj. Temp. 25stC), druga kontaktuje się ze strumieniem spalin o zawartości tlenu 0,2%obj. w temp. 300st.C. SEM ogniwa zależy od różnicy stężeń tlenu po obu stronach ogniwa. UWAGA stężenia mogą być wyrażone w mol/dm3, a także w jednostkach ciśnienia. Zapisac odpowiednią reakcję elektrodową. Jak nazywa się to ogniwo w samochodzie?

Sonda Lambda

O₂ +4e=2O^2-

p₀ = 1atm

p_O2=y_O2∙p_całk

1)Elektroda kontaktująca się z powietrzem atmosferycznym

p_{całk 1}= p₀

2) Elektroda kontaktująca się ze spalinami

Zakładamy, że ciśnienie spalin jest równe cisnieniu atmosferycznemu

p_{całk 2}= p₀

Oszacowanie:

T₁ ln (y_O2)₁ < T₂ ln (y_O2)₂

E₁<E₂

SEM = E₂- E₁

Pytanie 2

Schemat budowy ogniwa paliwowego: 1 - wodór 2 - przepływ elektronów 3 - ładowanie (odbiornik energii) 4 - tlen 5 - katoda 6 - elektrolit 7 - anoda 8 - woda 9 - jony hydroksylowe

Podstawowym rodzajem ogniw są te wodorowo-tlenowe z membraną do wymiany protonów (elektrolit polimerowy). Cienka warstwa polimeru przewodzącego protony rozdziela anodę i katodę. Zwykle elektrody mają postać nawęglonego papieru pokrytego platyną w charakterze katalizatora reakcji.

Gazowy wodór wprowadzany jest w obszar porowatej anody, gdzie w wyniku oddziaływania wodoru z materiałem katody zachodzi dysocjacja w wyniku czego powstają jony protonowe H⁺ oraz elektrony e. Elektrony przyciągane przez anodę pozostają w niej jony wodorowe dyfundują:

Półprzepuszczalna membrana jest przewodnikiem tylko dla protonów, nie przepuszcza innych jonów szczególnie jonów tlenu od katody do anody. Elektrony muszą dotrzeć do katody poprzez obwód elektryczny, wytwarzając prąd pozwalający na zasilanie urządzeń.

Na katodzie tlen reaguje z elektronami tworząc jony O^2-:

jony wodorowe H⁺ są zobojętniane zjonizowanym tlenem:

Końcowy produktu to H₂O czyli woda w postaci pary lub ciekłej.

Istnieją odmiany ogniw paliwowych, w których źródłem energii nie jest wodór w postaci gazowej. Gaz ten jest produkowany w ogniwie na skutek spalania związków chemicznych bogatych w wodór, jak metan czy metanol. Wodór zgromadzony w postaci związanej jest łatwiejszy do transportu - zajmuje mniejszą objętość i nie musi być skraplany w tak niskiej temperaturze. Jednak sprawność takich ogniw jest mniejsza i często oprócz pary wodnej produkują one dwutlenek węgla. Niemniej są i tak czystsze oraz bardziej wydajne od tradycyjnych silników spalinowych.

Ogniwo wodorowo - tlenowe:

 

Rys.10. Ogniwo wodorowo-tlenowe jako ogniwo galwaniczne i jako ogniwo elektrolityczne.

Rys.10a przedstawia ogniwo galwaniczne wodorowo - tlenowe, w którym przepływ prądu jest wynikiem reakcji utleniania wodoru i redukcji tlenu. Reakcje te można ująć następująco: 

          (7.1)         

Wydaje mi się, ze to nie będzie pytanie w stylu zreferuj budowe i zasade działania ogniwa wodorowo-tlenowego, tylko takie jak poprzednie-policzenie SEM na podstawie znajomości reakcji elektrodowych.

Pytanie 3

Treść(zadanie jakie dał analizie):

"W jakim kierunku będą poruszały się elektrony w ogniwie typu porowaty stop AB5 nasycony wodorem-nikielw roztworze 6M KOH. Dla niklu uwzględnij odpowiednioprzemianę NiO/Ni(O)OH. Wskaż katodę i anodę, podaj reakcję na katodzie i anodzie, oraz zaznacz kierunek ruchu elektronów"

AB5 anoda

AB5 + H2O+e =AB5[H]+ OH-

Ni katoda

Ni(OH)₂ + OH^- - e=Ni(O)OH +H₂O

Elektrony płyną od anody(stop AB5 wysycony wodorem) do katody(Ni)

Pytanie 5

W badaniach nad korozją elektrochemiczną w środowiskach elektrolitów dużą pomocą są wykresy przedstawiające zależność potencjału od pH. Wykresy te od nazwiska ich twórcy zwane są wykresami Pourbaix'go (wym. Purbe). Na wykresie rzędna przedstawia potencjał redoksy układu korodującego, a odcięta - skalę pH. Wykorzystując dane termodynamiczne oraz równanie Nernsta do obliczenia potencjałów elektrodowych można wyznaczyć granice obszarów, wewnątrz których dany metal lub jego pochodne są trwałe. Na rysunkach 1 i 2 pokazano w postaci uproszczonej tego typu wykresy dla miedzi i dla żelaza. Wykresy przedstawiają dane dla temp. 25˚C przy założeniu, że korozja metalu nie zachodzi (metal jest odporny), gdy jego stężenie równowagowe w roztworze jest mniejsze niż 1·10^-6 mol/dm³.

Rys. 1. Potencjały równowagowe dla układu miedź-woda w temp. 25˚C w funkcji pH (wykres Pourbaix'go)

Opadające przerywane linie proste na wykresach pokazują potencjały redoksy roztworów będących odpowiednio w równowadze z tlenem i wodorem. Jak widać z wykresu, potencjał redoksy roztworu będącego wrównowadze z tlenem jest o 1,23 V wyższy (bardziej szlachetny) niż w równowadze z wodorem. Wzięto też pod uwagę, że zarówno potencjał redoksy elektrody tlenowej jak i wodorowej spada o 0,059 V ze wzrostem wartości pH o jednostkę. Wynika to charakteru reakcji elektrodowych zachodzących na obu elektrodach.

Równanie reakcji elektrodowej elektrody tlenowej ma postać

2H₂O ↔ O₂ + 4H⁺ + 4e

Zgodnie z równaniem Nernsta potencjał tej elektrody opisany jest równaniem

gdzie:
- potencjał normalny elektrody tlenowej = +1,23 V,

R - stała gazowa,

T - temperatura w kelwinach,

F - stała Faradaya,

a - aktywność,

a_PO2 - aktywność ciśnieniowa tlenu gazowego.

Przy założeniu, że a_PO2 = 1 i temp. 25°C, mamy

Podobnie dla elektrody wodorowej, na której zachodzi reakcja

H₂ ↔ 2H⁺ + 2e

potencjał jej zmienia się ze zmianą pH w sposób następujący:

pH [V]

gdzie
- potencjał normalny elektrody wodorowej przyjęty jako równy 0,0000 V dla każdej temperatury.

Ogólnie biorąc wszystkie linie pochyłe na wykresach odpowiadają równowagom zależnym od pH. Ponadto proste linie poziome odzwierciedlają równowagi niezależne od pH (np.: Cu = Cu⁺² + 2e,).

Proste pionowe odpowiadają stanom równowagi bez zachodzących zmian wartościowości i dlatego niezależnym od potencjału (np. równowagi rozpuszczalności między związkiem atmosferycznym Cu(OH)₂ a kwasem lub zasadą).

Pytanie 7

Korozja z depolaryzacją tlenową. Korozja metali w wodzie i roztworach obojętnych jest bardziej powszechna niż w środowiskach kwaśnych. Proces anodowy to oczywiście roztwarzanie metalu. W procesie katodowym (redukcja tlenu) występuje polaryzacja stężeniowa związana z ograniczoną rozpuszczalnością tlenu w środowisku wodnym. O szybkości procesu korozji będzie decydować graniczna gęstość prądu katodowej redukcji tlenu, która zależy od stężenia tlenu.

Korozja z depolaryzacją wodorową zachodzi przede wszystkim w kwasach. Proces katodowy polega na redukcji kationów wodorowych.

Ogniwo niejednakowego stężenia tlenu

Doświadczenie Blachy

Co do ogrodzenia ;P należy uwzględnić:

• Możliwości wykonawcze

• Koszt konserwacji

• Wpływ środowiska

Jeśli zrobimy metalowe to ze względu na korozję należy:

• Unikać styku dwóch metali ΔE=<50mV (konstrukcja wykonana z jednego metalu lub metali zbliżonych potencjałem)

• Unikanie układu mała anoda duża katoda (np. cynkowane śruby do stalowego płotu-wtedy cynkowa powłoka śrub będzie intensywnie korodować)

• Podkładki izolacyjne(plastikowe) między elementami o różnych właściwościach elektrochemicznych(np. między ocynkowanymi śrubami a stalowymi ryglami

• Umożliwienie swobodnego spływu wody po ogrodzeniu, unikanie takich kształtów elementów ogrodzenia które będą powodować gromadzenie się na nich wody, unikanie zamkniętych profili

Szczelina o profilu zamkniętym, to miejsce korozji tej konstrukcji

Mechanizm korozji - ogniwo stężeniowe (niejednakowego napowietrzenia). Części otoczone roztworem o dużym stężeniu tlenu- katoda, o małym stężeniu tlenu - anoda. Występuje w wąskich szczelinach zawilgoconych albo pracujących
w wodzie.

• Umiejętne dobranie materiału spawu

• Pokrycie konstrukcji ogrodzenia powłoką antykorozyjną (np.pomalowanie farbą antykorozyjną, albo ocynkowanie)

• Umiejętne osadzenie słupków w podłożu, tak aby woda nie gromadziła się w ich pobliżu, ale odpływała od nich

---