TrƣỜng đẠi học khoa học tự nhiên phạm Thị Hà nghiên cứu chế TẠO, TÍnh chấT ĐIỆn hóa và
tải về 1.38 Mb. Chế độ xem pdf
|
tailieuxanh uftai ve tai day26992 3195
- Điều hướng trang này:
- 1.1.2. Ứng dụng trong công nghệ chế tạo nguồn điện [3,19]
| CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN
1.1. Ứng dụng của Niken trong công nghệ điện hóa 1.1.1. Ứng dụng trong công nghệ mạ điện [8,10] Ứng dụng của lớp mạ niken trong thực tế rất phong phú và đa dạng. Hàng năm có khoảng 15-20% lượng niken trên thế giới được dùng cho công nghiệp mạ, sử dụng nhiều trong l nh vực sản xuất linh kiện máy tính, điện tử, ngành công nghiệp ôtô, hóa học, dầu khí, cơ khí, hàng không; ... Lớp mạ niken thường có tác dụng trang trí đồng thời là lớp mạ bảo vệ các chi tiết máy móc khỏi bị ăn mòn trong môi trường sử dụng, ví dụ như lớp mạ niken – crom ứng dụng trong các bộ phận tiếp liệu, các trục bánh răng, bộ chế hòa khí trong động cơ ôtô,… để ngăn cản sự ăn mòn nền. Lớp mạ niken được dùng trong các thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị phản ứng, bơm, turbin, …của công nghiệp hóa chất, dầu khí; làm đầu khoan phá, các chi tiết đầu máy đặt mìn trong ngành công nghiệp mỏ; … 1.1.2. Ứng dụng trong công nghệ chế tạo nguồn điện [3,19] Một trong những ứng dụng quan trọng của niken đó là dùng làm vật liệu chế tạo điện cực dương cho acquy niken, như acquy niken cadimi (Ni-Cd), acquy niken hidro (Ni-H 2 ) và acquy niken metalhidrit (Ni-MH). Acquy niken cadimi (Ni-Cd) có điện cực dương được làm từ niken hiđroxit và cực âm là hợp chất Cd được sử dụng làm hoạt chất, dung dịch KOH được sử dụng làm môi trường điện li. Trong quá trình phóng điện và nạp điện xảy ra các phản ứng sau: Phản ứng tại cực dương: NiOOH + H 2 O + e - ˆ ˆ † ‡ ˆ ˆ Ni(OH) 2 + OH - E 0 = 0,52V (NHE) (1.1) Phản ứng tại cực âm: Cd + 2OH - ˆ ˆ † ‡ ˆ ˆ Cd(OH) 2 + 2e - E 0 = -0,80V (NHE) (1.2) Phản ứng tổng cộng của acquy: 2NiOOH + Cd + H 2 O ˆ ˆ † ‡ ˆ ˆ 2Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2 E 0 = 1,32V (NHE) (1.3) 3 Những đặc trưng quan trọng của acquy Ni-Cd bao gồm các điểm sau: - Thời gian sống dài, có thể vượt quá 500 chu kỳ phóng nạp. - Điện trở nội thấp, cho phép phóng điện với dòng cao và thế phóng điện không đổi. Cung cấp nguồn năng lượng một chiều ưu việt cho thiết bị vận hành bằng acquy. - Cấu trúc kín hoàn toàn do đó ngăn chặn sự thoát ra của dung dịch điện li và không cần bảo dưỡng. - Có khả năng chịu đựng sự nạp điện quá và phóng điện quá. - Thời gian cất giữ lâu mà không bị hư hỏng tính năng và có thể khôi phục lại tính năng bình thường sau khi nạp - Khoảng nhiệt độ làm việc rộng. Hiện nay, trong công nghệ điện tử, xu hướng chế tạo các thiết bị gọn nhẹ đang rất được quan tâm. Đối với các nguồn điện thứ cấp được sử dụng cho các thiết bị này, c ng đòi hỏi sự phát triển để tăng sự gọn nhẹ với mật độ năng lượng và tính năng cao. Chủ yếu các nghiên cứu được tập trung vào phát triển điện cực niken. Niken còn được ứng dụng làm vật liệu điện cực xúc tác cho pin nhiên liệu kiềm. Pin nhiên liệu là một thiết bị có thể chuyển đổi trực tiếp hóa năng của nhiên liệu thành điện năng nhờ vào các quá trình điện hóa. Nguồn nhiên liệu cơ bản cần thiết cho pin vận hành gồm: hidro, methanol, ethanol… và chất oxi hóa (thường là oxi từ không khí). Trong pin nhiên liệu kiềm, chất điện li được sử dụng trong loại pin này là kali hidroxit (KOH), nhiệt độ làm việc khoảng 65 0 – 220 0 C nhưng nhiệt độ điển hình là 70 0 C. Do nhiệt độ làm việc thấp nên loại pin này không cần thiết phải dùng platin làm chất xúc tác và có thể dùng niken làm chất xúc tác thay thế. Các phản ứng hóa học xảy ra trên các điện cực : Phản ứng trên catot: O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH - (1.4) Phản ứng trên anot: 2H 2 + 4OH - → 4H 2 O + 4e - (1.5) Tổng quát: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O + điện năng + nhiệt năng (1.6) 4 Pin nhiên liệu kiềm có hiệu suất khoảng 70%. Công suất đầu ra khoảng từ 300W đến 5kW. Mỗi pin đơn có thể tạo ra điện áp từ 1,1 V đến 1,2 V. Do nhỏ, nhẹ, hiệu suất cao nên phần lớn loại pin nhiên liệu này thường được dùng trong các phương tiện xe cộ, giao thông. Pin nhiên liệu kiềm đã từng được NASA sử dụng trong các chương trình không gian như đội tàu con thoi và các du thuyền Apollo. tải về 1.38 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|