Fotovoltaických Článků
fotovoltaickými mobil je zařízení, které vyrábí elektrický proud z energie uvolněné spontánní redoxní reakce na dvě poloviny-buněk.
Cíle Vzdělávání
Připomeňme si, že redukce se děje na katodě a oxidací se děje na anodě ve fotovoltaické buňky,
Klíčové Takeaways
Klíčové Body
- Oxidační popisuje ztrátu elektronů tím, molekula, atom, nebo ion.
- redukce popisuje zisk elektronů molekulou, atomem nebo iontem.
- elektrony vždy proudí z anody do katody.
- half-buňky jsou spojeny sůl most, který umožňuje iontů v roztoku pohybovat z jedné poloviny-buňky do jiné, takže reakce může pokračovat.
klíčové pojmy
- redox: reverzibilní chemická reakce, při které je jednou reakcí oxidace a druhou redukce.
- poločlánek: jedna ze dvou částí elektrochemického článku obsahujícího elektrodu a elektrolyt.
- voltaic cell: Článek, například v baterii, ve které nevratná chemická reakce generuje elektřinu; článek, který nelze dobít.
elektrochemický článek je zařízení, které produkuje elektrický proud z energie uvolněné spontánní redoxní reakcí. Tento typ buňky zahrnuje galvanickou nebo voltaickou buňku pojmenovanou po Luigi Galvani a Alessandro Volta. Tito vědci provedli na konci 18. století několik experimentů s chemickými reakcemi a elektrickým proudem.
elektrochemické články mají dvě vodivé elektrody, nazývané anoda a katoda. Anoda je definována jako elektroda, kde dochází k oxidaci. Katoda je elektroda, kde dochází k redukci. Elektrody mohou být vyrobeny z jakýchkoli dostatečně vodivých materiálů, jako jsou kovy, polovodiče, grafit a dokonce i vodivé polymery. Mezi těmito elektrodami je elektrolyt, který obsahuje ionty, které se mohou volně pohybovat.
voltaický článek používá dvě různé kovové elektrody, každá v roztoku elektrolytu. Anoda podstoupí oxidaci a katoda podstoupí redukci. Kov anody se oxiduje, přechází z oxidačního stavu 0 (v pevné formě) do pozitivního oxidačního stavu a stane se iontem. Na katodě bude kovový iont v roztoku přijímat jeden nebo více elektronů z katody a oxidační stav iontu se sníží na 0. To tvoří pevný kov, který se usazuje na katodě. Obě elektrody musí být elektricky připojeny k sobě navzájem, což umožňuje tok elektronů, které opustí kov anody a průtok této souvislosti iontů na povrchu katody. Tento tok elektronů je elektrický proud, který lze použít k práci, jako je otočení motoru nebo napájení světla.
Příklad Reakce
princip fungování fotovoltaických buněk je současně oxidační a redukční reakce, nazývají redoxní reakce. Tato redoxní reakce se skládá ze dvou polovičních reakcí. V typické fotovoltaické buňky, redox pár je měď a zinek, zastoupen v následující půl-buněk reakce:
Zinek elektroda (anoda): Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e–
Měděné elektrody (katody): Cu2+(aq) + 2 e – → Cu (s)
buňky jsou konstruovány v samostatných kádinkách. Kovové elektrody jsou ponořeny do roztoků elektrolytů. Každá poloviční buňka je spojena solným mostem, který umožňuje volný transport iontových druhů mezi oběma buňkami. Po dokončení obvodu proudí proud a buňka „produkuje“ elektrickou energii.
galvanické, nebo fotovoltaické buňky: buňka se skládá ze dvou půl-buňky spojené přes solný můstek nebo propustnou membránou. Elektrody jsou ponořeny do roztoků elektrolytů a připojeny elektrickým zatížením.
měď snadno oxiduje zinek; anoda je zinek a katoda je měď. Anionty v roztocích jsou sírany příslušných kovů. Když elektrody spojuje elektricky vodivé zařízení, elektrochemická reakce je:
Zn + Cu2 + → Zn2+ + Cu