WICZENIE NR 7
ELEKTROCHEMICZNE WACIWOCI ELEKTRODY NIKLOWEJ
Utleniona forma wodorotlenku niklawego czyli oksywodorotlenek niklu NiO(OH) stanowi aktywny materia elektrody niklowej czyli katody (+) w akumulatorach zasadowych. Podstawowe reakcje adowania/wyadowania tej elektrody w rodowisku alkalicznym mona wyrazi nastpujco:
Ni(OH)2 -- NiO(OH) + H+ +e-
lub Ni(OH)2 + OH- - NiO(OH) + H2O + e-
Podczas procesu adowania elektrody dalsze utlenianie NiO(OH) wie si z powstawaniem zwizków chemisorpcyjnych typu NiO(OH)xOads. Nie naley jednak mówi o powstawaniu czstek NiO2 lecz o stechiometrycznym nadmiarze tlenu w sieci NiO(OH). Powstawanie wyszych tlenków niklu jest procesem zachodzcym równolegle z reakcj wydzielania gazowego tlenu. W przedziale pH = 13-14 istnieje moliwo zachodzenia nastpujcych reakcji:
a) 3Ni2+ + 4H2O - Ni3O4 + 8H+ + 2e-
dla Ni3O4 stopie utlenienia wynosi 2,67
b) 2Ni2+ + 3H2O -- Ni2O3 + 6H+ +2e-
c) Ni2+ + 2H2O - NiO2 + 4H+ + 2e-
Zakres potencjaów wymienionych wyej reakcji graniczy z potencjaem wydzielania tlenu, a tlenki niklu o wyszej wartociowoci charakteryzuj si du niestabilnoci i stopniowo ulegaj rozkadowi.
Procesy zachodzce na elektrodzie niklowej zachodz pomidzy substancjami staymi bez uprzedniego przechodzenia jonów niklu do roztworu, czyli we fazie homogenicznej. Stopie wykorzystania masy czynnej zaley przede wszystkim od przewodnoci elektrycznej aktywnych czstek (wodorotlenek niklawy nie przewodzi prdu) oraz szybkoci dyfuzji protonów w substancji czynnej.
Cel wiczenia
Celem wiczenia jest wytworzenie masy czynnej elektrody niklowej oraz zbadanie elektrochemicznych waciwoci tej substancji czynnej metod woltamperometryczn.
Do wytworzenia Ni(OH)2 proponuje si zastosowanie metody Kandlera czyli katodow polaryzacj elektrody, penicej rol nonika, w roztworze azotanu niklawego o pH = 3,5. Podstaw procesu jest redukcja anionów azotanowych powodujca alkalizowanie przestrzeni przykatodowej, generujca wytrcanie si wodorotlenku niklawego w strukturze nonika. Schematycznie proces ten obrazuj ponisze równania:
2NO3- + 10H+ + 8e- - 2NH4OH + 4H2O
Ni2+ + 2NH4OH - Ni(OH)2 + 2NH4+
Zakres czynnoci
Przeprowadzi katodow polaryzacj pytki niklowej lub spieku w kwanym roztworze azotanu niklawego. Zastosowa gsto prdow 20 mA/cm2 , czas polaryzacji 0,5 godziny.
Otrzyman elektrod niklow Ni(OH)2 zbada metod woltamperometryczn w 30%KOH w zakresie potencjaów od 0,0 do 0,7 V vs NEK. Zastosowa róne szybkoci przesuwu potencjau od 1 mV/s do 20 mV/s.