Elektrodenpotential < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
|
| Aufgabe | | Berechnen Sie das elektrodenpotential einer [mm] H_{2}-Brennstoffzelle [/mm] mit pH=7. |
Hallo,
komme bei meiner Aufgabe (siehe oben) nicht vorran, da mir komplett der Ansatz fehlt. War an der Stunde anscheinend nicht wirklich anwesend... und Aufzeichnungen habe ich keine aufschlussreichen gefunden. Aber vielleicht könnt ihr mir dabei weiter helfen :)
Liebe Grüße und danke schonmal!
Informacao
|
|
| |
|
Hey,
danke für den Link... habe aber keine Ahnung, was ich da einsetzen soll.. puh, gibts das auch einfacher??
LG
Informacao
|
|
|
| |
|
Hallo,
wenn Du in die genannte Formel die Konstanten einsetzt und mit Normalbedingungen rechnest (p = 1013 hPa, T = 298 K) und noch den natürlichen in den dekadischen Logarithmus umrechnest, dann landest Du bei deiner (hoffentlich) aus der Schule bekannten Nernst'schen Gleichung
$E = [mm] E_{0}+\bruch{0,059V}{n}*lg\bruch{[Ox.]}{[Red.]}$
[/mm]
Also, in einer Wasserstoffbrennstoffzelle hast Du an der elektrochemischen Anode ein Wasserstoffhalbzelle vorliegen:
$2 [mm] H_{2} \to [/mm] 4 [mm] H^{+}+4 e^{-}$
[/mm]
$E = [mm] E_{0}+\bruch{0,059V}{n}*lg\bruch{[Ox.]}{[Red.]} =0V+\bruch{0,059V}{4}*lg\bruch{(10^{-7})^4}{1}=-0,413V$
[/mm]
An der elektrochemischen Kathode liegt eine Sauerstoffhalbzelle vor:
$2 [mm] H_{2}O \to O_{2} [/mm] + 4 H^+ + 4 [mm] e^{-}$
[/mm]
$E = [mm] E_{0}+\bruch{0,059V}{n}*lg\bruch{[Ox.]}{[Red.]} =1,229V+\bruch{0,059V}{4}*lg\bruch{(10^{-7})^4}{1}=+0,816V$
[/mm]
Addiert man nun beide Reaktionen:
$2 [mm] H_{2} \to [/mm] 4 [mm] H^{+}+4 e^{-}$ [/mm] E = -0,413 V
[mm] $O_{2} [/mm] + 4 [mm] H^{+} [/mm] + 4 [mm] e^{-} \to [/mm] 2 [mm] H_{2}O$ [/mm] E = -0,816 V
----------------------------------------------------------
$2 [mm] H_{2}+ O_{2} \to [/mm] 2 [mm] H_{2}O$ \Delta [/mm] E = -1,229 V
so kommt man auf eine (theoretische) Potentialdifferenz von 1,23 V.
Wenn man nach dem Vorschlag in dem in dem vorigen post angeführtem Link rechnet, dann sieht man, dass die Potentialdifferenz bei der Wasserstoff-Brennstoffzelle vom pH unabhängig sein müsste (nicht aber vom Gasdruck):
[mm]\Delta E = E(H_{2}/H^+) - E(O_{2}/H_{2}O) = E°(H_{2}/H^+)+\bruch{R*T}{4*F}*ln[H^+]^4 - \left(E°(O_{2}/H_{2}O)+\bruch{R*T}{4*F}*ln[H^+]^4\right)[/mm]
[mm]\Delta E = E°(H_{2}/H^+)- E°(O_{2}/H_{2}O) = 0 V - 1,229 V = -1,229 V[/mm]
Nach folgendem Link
![[]](/images/popup.gif) http://de.wikipedia.org/wiki/Brennstoffzelle
liegt die Potentialdifferenz beider Halbzellen in der Praxis aber bei nur 0,5 - 1 V.
LG, Martinius
|
|
|
| |
|
Hi,
danke für die ausführliche Antwort. Eiene Frage habe ich aber noch... und zwar weiß ich nicht, wie du auf den Bruch hinter dem "lg" gekommen bist... Könntest du mir das nochmal erläutern?
LG
Informacao
>
> [mm]E = E_{0}+\bruch{0,059V}{n}*lg\bruch{[Ox.]}{[Red.]} =0V+\bruch{0,059V}{4}*lg\bruch{(10^{-7})^4}{1}=-0,413V[/mm]
>
|
|
|
| |
|
Hallo,
habt ihr denn im Chemie-Unterricht noch nicht die Wasserstoff-Normalelektrode bzw. Nernst'sche Gleichung besprochen ?
Die Oxidationshalbgleichung ist ja:
$2 [mm] H_{2} \to [/mm] 4 H^+ + 4 e^-$
In die Nernst'sche Gleichung wird nun hinter dem Logarithmus der Quotient aus der Konzentration der oxidierten Spezies dividiert durch die Konzentration der reduzierten Spezies, genauer das Massenwirkungsgesetz der Reaktion, eingesetzt, wobei zu beachten ist, das Wassermoleküle bereits in [mm] E_{0} [/mm] eingerechnet sind und daher fortgelassen werden, und das bei Gaselektroden, wie hier z. B. beim Wasserstoff, der an platiniertes Platin (oder die in der Brennstoffzelle verwendeten Katalysatoren) adsorbierte Wasserstoff mit der Aktivität resp. Konzentration (vereinfacht angenommen) 1 eingeht, vorrausgesetzt (was ich gemacht habe), dass der Druck des Gases 1013 hPa beträgt. Ist der Druck kleiner oder größer als der umgebende Luftdruck, muss er bei Gaselektroden auch berücksichtigt werden - wie in dem Link angegeben.
> danke für die ausführliche Antwort. Eiene Frage habe ich
> aber noch... und zwar weiß ich nicht, wie du auf den Bruch
> hinter dem "lg" gekommen bist... Könntest du mir das
> nochmal erläutern?
>
> LG
> Informacao
>
> >
> > [mm]E = E_{0}+\bruch{0,059V}{n}*lg\bruch{[Ox.]}{[Red.]} =0V+\bruch{0,059V}{4}*lg\bruch{(10^{-7})^4}{1}=-0,413V[/mm]
Die [mm] 10^{-7} [/mm] mol/l sind die Konzentration der Hydroniumionen bei pH = 7, wie ja in der Aufgabenstellung vorgegeben.
LG, Martinius
|
|
|
|
