인터랙티브 전해 전지 시뮬레이션

이 실험 소개

가상 전해조를 연결하고 황산구리를 불활성 양극 또는 용해성 구리 양극과 비교한 다음, 황산나트륨 수용액에서 물 분해로 전환합니다. 전극 간격, 면적, 전압을 바꾸면서 전하량, 석출된 구리의 양, 기체 부피를 측정합니다.

Q = I t, n (e^{-}) = Q / F

전원이 켜져 있는 동안의 노출 시간과 전류가 일정하다는 가정에 따라 전하량이 결정됩니다.

m_{Cu} = Q M_{Cu} / (2 F)

구리 석출과 가용성 양극의 용해는 각각 구리 원자 하나당 전자 두 개를 주고받습니다.

n (H_{2}) = Q / (2 F), n (O_{2}) = Q / (4 F)

황산염 수용액의 물 분해에서는 산소보다 두 배 많은 수소가 생성됩니다.

저항은 초기 농도, 면적, 간격에 따라 정해지는 설명용 고정 함수이며, 전극 반응 속도론이나 변하는 전도도를 반영하지 않습니다.
불활성 양극을 사용한 구리 석출의 반응 개시 전압은 1.5 V, 가용성 구리 이동의 경우 0.2 V, 물 분해의 경우 1.8 V입니다. 이는 모델 설정값이지 보편적인 임계값은 아닙니다.
전류는 모두 명시된 반응 생성물을 만들어 냅니다. 불활성 양극에서의 구리 석출은 Cu²⁺가 고갈되면 멈추며, 다른 음극 반응으로 전환되지 않습니다.
가용성 구리 양극의 초기 질량은 2 g입니다. 기체 부피는 298.15 K 및 1 bar를 기준으로 합니다. 전극의 모습은 개략도입니다.

회로를 열면 모아 둔 생성물이 사라지나요?

아니요. 노출 시간 측정은 일시 중지되고 전류는 0이 되지만, 이미 생성된 구리와 기체는 그대로 남습니다.

실제 전지는 구리 이온이 고갈되면 항상 작동을 멈추나요?

실제 전지에서는 다른 반응이 이어서 일어날 수 있습니다. 이 모델은 모델링되지 않은 생성물 경로를 추가하는 대신 의도적으로 작동을 멈춥니다.