Kun Róbert (szerk.)

Energiatárolási és akkumulátoripari alapismeretek

Fejezetek a villamosenergia-rendszerek, az elektrokémiai és további energiatárolási technológiák témaköréből


1.9.1. Termodinamikai mennyiségek és diffúziós potenciál (Δφdiff )

Az elektrokémiai cellát jellemző elektrokémiai mennyiségek közül korábban már említettük a cellareakció potenciálját, amelyet az
 
(8)
 
egyenlettel definiálhatunk, ahol ΔrG a cellareakció szabadentalpia-változása, Ecell a cellareakció potenciálja, μi az i-dik komponens
 
(9)
 
egyenlettel definiált kémiai potenciálja, míg νi egy adott Ai anyagfajta sztöchiometriai száma (sztöchiometriai együtthatója) a cellareakció alakban felírt egyenletében (νi a releváns konvenció szerint kiindulási anyagok esetén negatív, termékek esetén pedig pozitív).
A cellareakció potenciálja ún. „termodinamikai mennyiség”, szigorúan véve olyan hipotetikus, reverzibilisen működő egyensúlyi cellákra vonatkozik, amelyekben nincs irreverzibilis folyamatok által okozott potenciálesés. A valóságban ilyen cellák nem léteznek. A reális rendszerek között ugyan van néhány olyan, amelyek tulajdonságai elég jól közelítik a fent említett hipotetikus cellák jellemzőit, de a cellareakció potenciálja elvileg nem határozható meg közvetlen méréssel. Lehetőség van azonban arra, hogy olyan elektrokémiai mennyiségeket definiáljunk, amelyek közvetlen méréssel vagy direkt mérési adatok feldolgozásával meghatározhatók. Ezek közül itt hármat említünk meg, ezek az elektrokémiai cella elektromos potenciálkülönbsége („kapocsfeszültség”) (E vagy Ek), az elektromotoros erő (EMF), illetve az elektródpotenciál (E vagy ε ).
Ha az elektrokémiai cellában két különböző összetételű folyadékfázis (elektrolitoldat) érintkezik, amelyek nincsenek egyensúlyban, akkor a fázisok határán irreverzibilis folyamatok játszódhatnak le.
Amennyiben az egyik elektrolitoldatban levő kationok és anionok közönséges diffúzió következtében az egyik fázisból a másik felé elmozdulhatnak, a nagyobb mozgékonyságú ionfajta „előresiet”. Emiatt az ionok „frontjai” térben szétválnak egymástól, és az elektromos potenciálgradiens nullától különbözővé válik abban a rétegében, amelyben a diffúzió folyik. A kétféle ion szétválása azonban nem ölthet makroszkopikus méreteket, mert az „előresiető”, valamint a „lemaradó” ellentétes töltésű ionok a két különböző koncentrációjú fázis határán elektromos kettős réteghez hasonló struktúrát hoznak létre. A két oldat érintkezésénél az ilyen módon kialakuló potenciálkülönbség hatására a nagyobb mozgékonyságú ionok sebessége lecsökken, a kisebb mozgékonyságúaké pedig megnő annyira, hogy a kétféle ion sebessége azonos legyen.
Ez azt jelenti, hogy a fenti felépítésű elektrokémiai cellában mért potenciálkülönbség mindig tartalmaz egy irreverzibilis járulékot, amelyet „diffúziós potenciálnak” vagy „folyadék-folyadék fázishatár-potenciálnak” szokás nevezni, jelölése rendszerint Δφdiff.
 

Energiatárolási és akkumulátoripari alapismeretek

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 126 9

A kötet átfogó, horizontális tematikával vezeti be az olvasót az akkumulátor értéklánc teljes spektrumába: bemutatja a villamosenergia-piac működését, a telepített energiatárolási megoldásokat, az akkumulátorok járműipari alkalmazása terén az alternatív hajtásláncok felépítését és kulcskomponenseit, valamint részletesen tárgyalja a Li-ion akkumulátorok felépítését, működését, gyártástechnológiáját és a legfrissebb fejlesztési irányokat. Áttekintést nyújt továbbá az akkumulátorok biztonságtechnikájáról, diagnosztikai eljárásairól és az újrahasznosítás legfontosabb szempontjairól. Az olvasó átfogó képet kaphat az elektrokémiai energiatárolás technológiai hátteréről, a mobilitási és telepített tárolási megoldások térnyeréséről, az akkumulátoripar hazai és globális fejlődési irányairól, valamint az ezekhez kapcsolódó lehetőségekről, kihívásokról és szabályozási kérdésekről. A kötet az akkumulátorgyártás alaplépéseitől a jármű- és energiarendszer-integrációig, a töltőinfrastruktúrától a biztonságtechnikai, gazdasági és jogi aspektusokig számos kapcsolódó területet is tárgyal. Hasznos olvasmány lehet gépész-, villamos- és vegyipari mérnökök, mechatronikai és gazdasági szakemberek, autóipari és energiaipari szereplők, valamint a közszféra és az oktatás területén dolgozók számára – de mindazoknak is, akik naprakész, rendszerszintű tudást keresnek az energiatárolás és az elektromobilitás dinamikusan fejlődő világában. A kötet elkészítését a Magyar Akkumulátor Szövetség támogatta.

Hivatkozás: https://mersz.hu/kun-energiatarolasi-es-akkumulatoripari-alapismeretek//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave