Célula de concentração - Concentration cell

Na tecnologia de baterias , uma célula de concentração é uma forma limitada de uma célula galvânica que possui duas meias-células equivalentes da mesma composição, diferindo apenas nas concentrações . Pode-se calcular o potencial desenvolvido por tal célula usando a equação de Nernst . Uma célula de concentração produz uma pequena voltagem enquanto tenta atingir o equilíbrio químico , o que ocorre quando a concentração do reagente em ambas as meias-células são iguais. Como uma diferença de concentração de ordem de magnitude produz menos de 60 milivolts à temperatura ambiente, as células de concentração não são normalmente usadas para armazenamento de energia.

Uma célula de concentração gera eletricidade a partir da redução na energia livre termodinâmica do sistema eletroquímico conforme a diferença nas concentrações químicas nas duas meias-células é reduzida. A mesma reação ocorre nas meias-células, mas em direções opostas, aumentando a concentração menor e diminuindo a maior. A energia é gerada a partir da energia térmica que a célula absorve como calor, conforme a eletricidade flui. Essa geração de eletricidade a partir da energia térmica ambiente , sem gradiente de temperatura , é possível porque a convergência das concentrações químicas nas duas meias-células aumenta a entropia, e esse aumento mais do que compensa a diminuição da entropia quando o calor é convertido em energia elétrica.

Os métodos de células de concentração de análise química comparam uma solução de concentração conhecida com uma desconhecida, determinando a concentração da desconhecida por meio da Equação de Nernst ou tabelas de comparação em relação a um grupo de padrões.

A corrosão das células de concentração ocorre quando duas ou mais áreas de uma superfície metálica estão em contato com diferentes concentrações da mesma solução. Existem dois tipos gerais de células de concentração.

As células de concentração podem ser células de concentração de eletrodo ou células de concentração de eletrólito.

Célula de concentração de eletrólito - Neste tipo de célula, os eletrodos em ambas as meias células são constituídos pelas mesmas substâncias e o eletrólito é a solução das mesmas substâncias, mas com concentrações diferentes.

Célula de concentração de eletrodos - Neste tipo de célula, dois eletrodos da mesma substância, mas com concentrações diferentes, são mergulhados na mesma solução.

Células de concentração de íons metálicos

Na presença de água , haverá uma alta concentração de íons metálicos sob as superfícies faying e uma baixa concentração de íons metálicos adjacente à fenda criada pelas superfícies faying. Um potencial elétrico existirá entre os dois pontos. A área do metal em contato com a concentração mais baixa de íons metálicos será catódica e será protegida, e a área do metal em contato com a concentração mais alta de íons metálicos será anódica e corroída.

Células de concentração de oxigênio

A água em contato com a superfície do metal normalmente contém oxigênio dissolvido . Uma célula de oxigênio pode se desenvolver em qualquer ponto onde o oxigênio do ar não pode se difundir uniformemente na solução, criando assim uma diferença na concentração de oxigênio entre dois pontos. A corrosão ocorrerá na área de baixa concentração de oxigênio, que são anódicas.

Células ativo-passivo

Se um metal é protegido contra a corrosão por um filme passivo fortemente aderente (geralmente um óxido ) e depósitos de sal na superfície na presença de água, o metal ativo sob o filme será exposto ao ataque corrosivo em áreas onde o filme passivo está quebrado . Um potencial elétrico se desenvolverá entre a grande área do filme passivo (cátodo) e a pequena área do metal ativo exposto (ânodo). Isso resultará em uma rápida corrosão do metal ativo.

Veja também

Referências

  •  Este artigo incorpora  material de domínio público do documento da National Aeronautics and Space Administration : "Concentration Cell Corrosion" .