Введение
В технологии аккумуляторов концентрационная ячейка - это ограниченная форма гальванической ячейки, которая имеет две эквивалентные полуклетки одного и того же состава, отличающиеся только концентрацией. Можно рассчитать потенциал, развитый такой ячейкой, используя уравнение Нернста. Концентрационная ячейка производит небольшое напряжение, когда она пытается достичь химического равновесия, которое возникает, когда концентрация реагента в обеих половинах ячейки равна. Поскольку разница концентрации порядка величины производит менее 60 милливольт при комнатной температуре, концентрационные ячейки обычно не используются для хранения энергии. Концентрационная ячейка генерирует электричество из уменьшения термодинамической свободной энергии электрохимической системы, поскольку уменьшается разница в химических концентрациях в двух полуячейках. Та же реакция происходит в полуклетках, но в противоположных направлениях, увеличивая более низкую и уменьшая более высокую концентрацию. Энергия генерируется из тепловой энергии, которую клетка поглощает в виде тепла, когда протекает электричество. Это производство электроэнергии из окружающей тепловой энергии, без температурного градиента, возможно, потому что конвергенция химических концентраций в двух полуклетках увеличивает энтропию, и это увеличение более чем компенсирует снижение энтропии при преобразовании тепла в электрическую энергию. Методы химического анализа с использованием концентрационных ячеек сравнивают раствор известной концентрации с неизвестным, определяя концентрацию неизвестного с помощью уравнения Нернста или таблиц сравнения по группе стандартов. Концентрационная коррозия клеток возникает, когда две или более области металлической поверхности контактируют с разными концентрациями одного и того же раствора. Существует два основных типа концентрационных ячеек. Концентрационные ячейки могут быть ячейками концентрации электродов или ячейками концентрации электролита. Концентрация электролита в этой конкретной электрохимической ячейке электроды в обеих полуклетках состоят из идентичных веществ, в то время как электролит содержит раствор того же вещества, хотя и с различной концентрацией. Концентрационный элемент электрода В этом конкретном электрохимическом элементе два электрода, состоящих из одного и того же вещества, но с различной концентрацией, погружены в общий раствор.
Клетка с концентрацией ионов металла
При наличии воды под поверхностями, на которых прорабатывается фаянс, будет высокая концентрация ионов металлов, а рядом с трещиной, созданной поверхностями фаянса, будет низкая концентрация ионов металлов. Между этими двумя точками будет существовать электрический потенциал. Область металла, контактирующая с низкой концентрацией ионов металла, будет катодной и будет защищена, а область металла, контактирующая с более высокой концентрацией ионов металла, будет анодной и коррозионной.
Клетка для концентрации кислорода
Вода, контактирующая с металлической поверхностью, обычно содержит растворенный кислород. Кислородная клетка может развиваться в любой точке, где кислород в воздухе не может равномерно диффундировать в раствор, создавая тем самым разницу в концентрации кислорода между двумя точками. Коррозия будет происходить в области низкой концентрации кислорода, которые являются анодными.
Активно-пассивные ячейки
Если металл защищен от коррозии плотно прилегающей пассивной пленкой (обычно оксидом) и солевыми отложениями на поверхности в присутствии воды, активный металл под пленкой будет подвержен коррозионному воздействию в областях, где пассивная пленка разрушена. Между большой площадью пассивной пленки (катода) и небольшой площадью открытого активного металла (анода) будет развиваться электрический потенциал. В результате быстрое прокалывание активного металла.