Реферат: Химические способы аккумуляции энергии
Токообразующая реакция:
Cl2 ∙6H2O + Zn = ZnCl2 + 6H2O.
Аккумулятор состоит из отрицательного цинкового электрода и положительного электрода (пористый графит, активированный окислением, платинированный титан).
Аккумуляторная энергоустановка состоит из батарей аккумуляторов, контуров циркуляции растворов хлора и хлорида цинка, емкости для хранения гидрата хлора и системы терморегулирования. Для уменьшения опасности дендритообразования в электролит вводят добавки хлоридов натрия и калия. Система должна работать в узких пределах температур, так как при температуре выше 9˚С не образуется хлоргидрат, а при температуре ниже -10˚С раствор замерзает после заряда.
Самым большим недостатков аккумуляторов данного типа следует считать наличие высокотоксичного реагента – хлора.
2.3.6. Металловоздушные аккумуляторы.
На положительном электроде данных аккумуляторов протекает обратимая реакция, суммарное уравнение которой в щелочном растворе можно записать в виде
O2 + 2H2 O + 4e- = 4OH-
При разряде расходуется кислород воздуха, при заряде – выделяется кислород в окружающую среду. Осуществление этой реакции связано с определенными трудностями. Для ускорения реакции разряда необходимы активные катализаторы. При разряде наряду с выделением кислорода происходит окисление катализатора, которое приводит к ухудшению его активности. Поэтому разработать обратимый и стабильный катализатор пока не удается. Ионизация кислорода воздуха при разряде аккумулятора происходит на воздушном электроде, имеющем гидрофобный слой, к которому подается воздух, и активный слой с катализатором ионизации кислорода. В схеме с дополнительным электродом между воздушным и металлическим электродом вводится металлическая сетка или высокопористая пластина, которые не препятствуют прохождению ионов от отрицательного к положительному электроду и устойчивы в растворе щелочи. При заряде аккумулятора сетка включается в цепь, и на ней выделяется кислород, а воздушный угольный электрод с активным катализатором не работает, поэтому его характеристики не ухудшаются.
К особенностям аккумулятора следует отнести необходимость очистки воздуха, поступающего на электроды, от диоксида углерода с помощью раствора щелочи.
2.3.7. Серно-натриевые аккумуляторы.
В 1967 году сотрудники фирмы «Форд» сообщили о разработке нового аккумулятора, в котором окислителем служила сера, восстановителем – натрий, а электролитом β-алюминат натрия.
Большой интерес к этим аккумуляторам объясняется высоким значением теоретической удельной энергии, легкодоступностью и невысокой ценой реагентов и исходных компонентов электролита.
Электрохимическая система может быть записана в виде
C, Na2 Sx , S | β -Al2 O3 | Na.
Интервал рабочих температур 300 – 350˚С. При этих температурах сера, натрий и продукты реакции – сульфиды натрия Na2 Sx при х ≥ 3 находятся в расплавленном состоянии.
Токообразующая реакция:
2Na + xS = Na2 Sx .
Процесс восстановления серы обычно проводят до Na2 S3 . При дальнейшем восстановлении образуются продукты, которые при температурах 300 – 350˚С находятся в твердом состоянии, что осложняет работу аккумулятора.
Разработка аккумулятора на первом этапе в значительной мере тормозилась из-за малого ресурса электролита, обусловленного ростом электронной проводимости и появлением микротрещин.
3. Экспериментальная часть.
(PbOH)OOCCH3 + CH3 COOH = Pb(OOCCH3 )2 + H2 O
Pb(OOCCH3 )2 + 4NaOH = Na2 Pb(OH)4 + 2CH3 COONa + 3H2 O
Na2 Pb(OH)4 + SC(NH2 )2 + H2 O = PbS + 2NH4 OH + Na2 CO3
1.132 г (0.004 моль) (PbOH)OOCCH3 растворили в 50 мл дистиллированной воды. К раствору добавили 1 мл 50%-ной CH3 COOH. Затем к раствору приливали заранее приготовленный раствор 30%-ного NaOH (8.1 г) так, чтобы выпадающий NaOH количественно переходил в Na2Pb(OH)4. Одновременно приготовили раствор 1.7 г тиомочевины в 75 мл дистиллированной воды. После фильтрования слили оба раствора и при перемешивании нагревали смесь в стакане до кипения. Жидкость окрашивалась в коричневый цвет, потом на дне и стенках образовалось блестящее зеркало PbS. Для полного отделения PbS кипятили в течение 15 минут.
Тяжелый кристаллический осадок отсасывали на фильтре Шотта, промывали холодной водой до отсутствия щелочной реакции и высушивали в сушильном шкафу.[6]
Выход реакции составил 93 %.
Для подтверждения структуры полученного вещества была сделана порошкограмма, которая выглядит следующим образом:
