Kun Róbert (szerk.)

Energiatárolási és akkumulátoripari alapismeretek

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


1.9.4. Elektródpotenciál (E vagy ε ), egyensúlyi potenciál (Ee vagy εe )

Az elektródot felépítő fázisok közötti elektromos potenciálkülönbség, az úgynevezett Galvani-potenciálkülönbség abszolút értéke nem határozható meg, mert a mérőberendezéssel való összekötéskor a rendszerben mindig egy második elektród is képződik, azaz elektrokémiai cella keletkezik. Az elektrokémiai cella elektromos potenciálkülönbsége viszont, amely a fázishatárokon létrejövő elektromos potenciálkülönbségekből adódik, mérhető. Ezért az elektródpotenciál meghatározásához úgy járunk el, hogy önkényesen kiválasztunk egy egyensúlyi állapotban levő, ún. összehasonlító (vonatkozási, referencia-) elektródot, és ebből, valamint a vizsgált elektródból elektrokémiai cellát építünk fel. Ennek a cellának a celladiagramját mindig úgy írjuk fel, hogy az összehasonlító elektród az elektrokémiai cella diagramjának bal oldali, a vizsgált elektród pedig a jobb oldali elektródja legyen. Az így kapott elektrokémiai cella potenciálkülönbségét nevezzük a vizsgált elektród elektródpotenciáljának. Az elektródpotenciál e definíciója arra az esetre is vonatkozik, ha a vizsgált elektródon áram folyik át vagy a vizsgált elektród egyéb ok miatt nincs egyensúlyi állapotban.
Az elektródpotenciál tehát egy olyan elektrokémiai cella elektromos potenciálkülönbsége, amely celladiagramjának bal oldalán feltüntetett elektród egyensúlyi állapotban van. A mért potenciálkülönbség ekkor a jobb oldali elektródnak a bal oldali elektródra vonatkoztatott elektródpotenciálja. (Megjegyzés: több elektródot tartalmazó elektrolizálócellában a munkaelektród és a referenciaelektród közötti potenciálkülönbséget szokás elektródpotenciálnak nevezni.)
A definíció alapján nyilvánvaló, hogy ha elektródpotenciálról beszélünk, akkor mindig meg kell adni az alkalmazott összehasonlító (referencia-) elektródot is, például E vs. SCE, E vs. Ag/AgCl (cKCl(aq) = 1 mol·dm–3), E vs. SHE stb. Ha a vizsgált (jobb oldali) elektród is egyensúlyi állapotban van (a benne végbemenő elektródreakció egyensúlyban van, tehát az anódos és a katódos részáramok összege 0, azaz Ia = Ik), akkor a mért elektródpotenciál az úgynevezett Ee egyensúlyi elektródpotenciál vagy egyszerűen egyensúlyi potenciál. (A korábbi definíciók alapján nyilvánvaló, hogy ennek értéke − az elektrokémiai cella esetében használt nómenklatúrának megfelelően − az adott cella elektromotoros erejével tekinthető egyenlőnek.)
Ha az elektród potenciálja az egyensúlyi potenciálhoz viszonyítva pozitív irányba változik, akkor Ia > Ik, ha a negatív potenciálok irányába változik, akkor Ia < Ik. Az első esetben az elektród anód, mert az oxidáció a túlnyomó mértékben végbemenő elektródreakció, a másik esetben pedig katód, mert az elektródon a túlnyomó mértékben végbemenő elektródreakció a redukció.
Az egyensúly megbomlása miatt (például az elektródon való áramáthaladás miatt) bekövetkező potenciálváltozást polarizációnak nevezzük. Kevéssé polarizálható az az elektród, amelynek az elektródpotenciálja viszonylag nagy áram áthaladásakor is csak kevéssé tér el az egyensúlyi potenciáltól. (A kevéssé polarizálható – vagy ideálisan nem polarizálható – elektródon az elektródreakció csereárama nagy, az ideálisan polarizálható elektródon pedig nem megy végbe töltésátlépés az elektronvezető és az ionvezető fázis között.)
 

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