Tomasz Osmański

Ćwiczenie nr 6

Ogniwo polipirolowe (wtórne)

Wstęp teoretyczny:

Polipyrol jest jednym z ważniejszych polimerów przewodzących. Wykazuje on dużą trwałość i odporność na warunki atmosferyczne. Najbardziej rozpowszechnioną metodą otrzymywania polipyrolu jest polimeryzacja elektrochemiczna. W metodzie tej stosuje się nadchloran sodu, który w wyniku elektrolizy daje rodnik (
). Powstały rodnik aktywuje monomer (pyrol). Schemat polimeryzacji jest następujący:

Powstały karbokation polipyrolu łączy się z kolejnym monomerem tworząc dimer, trimer itd.

Elektrochemiczne utlenianie pyrolu prowadzi do powstawania na elektrodzie cienkiego filmu polipyrolowego.

Istnieje kilka kryteriów podziału ogniw. Ogniwa galwaniczne dzieli się ogólnie na ogniwa nieodwracalne i odwracalne:

a) ogniwo odwracalne - w ogniwie tym proces przebiegający podczas przepływu nieskończenie małego prądu jest odwracalny (w sensie termodynamicznym). Przykładem tego typu ogniwa jest ogniwo Harenda. Zachodzi w nim reakcja przedstawiana przy pomocy równania:

a) ogniwo nieodwracalne - w ogniwie tym nie jest możliwe odwracalne przeprowadzenie procesów.

Wtórne ogniwa galwaniczne dzieli się na ogniwa chemiczne i stężeniowe:

a) ogniwa chemiczne - w nich energia dostarczana jest dzięki zachodzącej reakcji chemicznej. Wyróżniono chemiczne ogniwa z cienkimi połączeniami i bez cienkich połączeń.

• Ogniwa z cienkimi połączeniami charakteryzują się obecnością granicy styku dwóch różnych roztworów;

• Ogniwa bez ciekłych połączeń mają roztwór wspólny dla obu półogniw;

b) ogniwa stężeniowe - źródłem energii w nich są procesy wyrównywania stężeń. Powstają w wyniku połączenia dwóch jednakowych półogniw, które różnią się jedynie aktywnością materiału elektrodowego lub aktywnością jonów w roztworach elektrodowych. Przykładem ogniwa stężeniowego jest ogniwo amalgamatowe, przedstawione na schemacie:

Kolejny podział ogniw opiera się na kryterium, jakim jest rodzaj źródła energii elektrycznej. Wyróżniamy:

a) ogniwa pierwotne - przykładem jest ogniwo Leclanchego, przedstawione na schemacie:

Anoda to cylindryczne naczynie cynkowe, a katoda to pręt grafitowy otoczony dwutlenkiem manganu. Elektrolitem jest żel skrobi zawierający NH₄Cl i ZnCl₂.

a) ogniwa wtórne - są to ogniwa galwaniczne. Po ich rozładowaniu, wymuszając przepływ prądu w kierunku przeciwnym do prądu pobieranego z ogniwa podczas pracy można przywrócić je do stanu wyjściowego. Przykładem ogniwa wtórnego jest akumulator Plante`go. Zawiera on ołowianą anodę i katodę z ołowiu pokrytą dwutlenkiem ołowiu. Elektrody zanurzone są w wodnym roztworze kwasu siarkowego. Ogniwo Plante'go przedstawia schemat:

a) ogniwa paliwowe - niskonapięciowe źródła prądu. Prąd stały wytwarzany jest w sposób ciągły na drodze elektrochemicznego utleniania paliwa. Ogniwa paliwowe pracuje do momentu aż zabraknie paliwa i utleniacza. Ogniwa paliwowe dzieli się na niskotemperaturowe, średniotemperaturowe i wysokotemperaturowe.

Pracownia Elektrochemii

---