سلام به دوستان کنکوری 1401😊
امیدوارم همگی حالتون خوب باشه.
این مطلب شامل درسنامه شیمی دوازدهم منطبق با آزمون 3 دی، مبحث سلول سوختی هست که توسط خانم هما پرتوانداز، رتبه 226 تجربی و 289 زبان منطقه 2کنکور سراسری 99 و دانشجوی پزشکی دانشگاه علوم پزشکی ایران تهیه شده است.
با ما همراه باشید😄
درسنامه:
سوخت های فسیلی؛ رایج ترین سوخت برای خودروها و نیروگاه ها به شمار می روند. ازاین رو استخراج و مصرف بی رویۀ این سوخت ها سبب شده تا از ذخایر آنها به سرعت کاسته شود.
از سوی دیگر گسترش روزافزون آلودگی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، جهان را با چالشی نگران کننده روبه رو کرده است. با این توصیف، یافتن جایگزینی مناسب برای سوخت های فسیلی به ویژه در خودروها ضروری است.
سلول سوختی نوعی سلول گالوانی است که شیمی دان ها برای گذر از این تنگنای تأمین انرژی و کاهش آلودگی محیط زیست پیشنهاد می دهند. این سلول ها افزون بر کارایی بیشتر می توانند ردپای کربن دی اکسید را کاهش دهند به طوری که دوستدار محیط زیست بوده و منبع انرژی سبز به شمار می روند.
رایجترین سلول سوختی، سلول هیدروژن ــ اکسیژن است. دستگاهی که در آن گاز هیدروژن با گاز اکسیژن به صورت کنترل شده واکنش می دهد و بخش قابل توجهی از انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
همانگونه که شکل بالا نشان میدهد هر سلول سوختی سه جزء اصلی دارد به طوری که شامل یک غشا، الکترود آند و الکترود کاتد است. در این سلول، آند و کاتد دارای کاتالیزگرهایی هستند که به نیم واکنش های اکسایش و کاهش سرعت می بخشند. واکنش کلی در چنین سلولی به صورت زیر است:
از عملکرد این سلول پیداست که گاز هیدروژن به عنوان سوخت پیوسته وارد شده، اکسایش می یابد و همزمان با آن گاز اکسیژن در واکنش با سوخت کاهش می یابد. روندی که در معادله واکنش دیده نمی شود زیرا همه گونه های شرکت کننده در واکنش، مولکول های خنثی هستند و شمار الکترون های ظرفیت اتم ها در واکنش تغییر نمی کند.
نکته: سوزاندن گاز هیدروژن در موتور درون سوز، بازدهی نزدیک به 20درصد دارد در حالی که اکسایش آن در سلول سوختی بازده را تا سه برابر افزایش می دهد.
نکات مرتبط با سلول سوختی:
1-در سمت آند,گاز هیدروژن یونیده می شود و یون هیدروژن و الکترون تولید می شود,در واقع نیم واکنش اکسایش در قسمت آند اتفاق می افتد,واکنش آن به صورت زیر است:
2-گاز هیدروژن مصرف نشده نیزاز خروجی کنار الکترود آندی خارج شده و مجددا بازگردانی می شود.
3-سلول سوختی دارای غشای مبادله کننده پروتون است که یون های هیدروژن از طریق این غشا به سمت کاتد حرکت می کنند.
4-الکترون ها از طریق مدار الکتریکی به سمت کاتد حرکت می کند.
5-در سمت کاتد,اکسیژن با یون های هیدروژن و الکترون ها واکنش می دهد و آب تولید می شود,در واقع نیم واکنش کاهش در قسمت کاتد اتفاق می افتد,واکنش آن به صورت زیر است:
6-آند قطب منفی و کاتد قطب مثبت است.
تست ها:
1)
2)
3)
در صفحه اینستاگرام تجربی گروه برترها همراه ما باشید:)
برای رزرو مشاوره و رفع اشکال درسی و شرکت در کلاس های کنکوری با مشاوران سایت برترها، واردسایت برترهاشوید یا با شماره تماس 0216463 داخلی1174(حیدریان) تماس بگیرید.
مطلب دیگر از هماپرتوانداز:
