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Cella elettrolitica in PTFE resistente alla corrosione sigillata / non sigillata
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Numero articolo : ELCPF
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Richiedi il tuo preventivo ora! Leave a Message Ottieni un preventivo rapido Via WhatsappUna cella elettrolitica è una cella elettrochimica che richiede una fonte esterna di energia elettrica per attivare una reazione chimica che non avverrebbe spontaneamente. La cella è costituita da due elettrodi, un anodo (positivo) e un catodo (negativo), immersi in una soluzione elettrolitica. Applicando una tensione tra i due elettrodi, viene forzata una reazione chimica.
Si tratta di una differenza rispetto a una cella galvanica, che genera energia elettrica ed è alla base di una batteria. In una cella galvanica, la reazione complessiva è spontanea, il che significa che l'energia libera di Gibbs rimane negativa. In una cella elettrolitica, invece, la reazione complessiva è l'inverso della reazione spontanea, con conseguente energia libera di Gibbs positiva.
Le celle elettrolitiche sono comunemente utilizzate in varie applicazioni industriali e di laboratorio, come la galvanotecnica, l'elettrolisi e la produzione di alcuni prodotti chimici. Esse svolgono un ruolo cruciale in molti campi, tra cui la metallurgia, la medicina e l'accumulo di energia. Controllando la tensione applicata e le proprietà della soluzione elettrolitica, è possibile personalizzare le reazioni per ottenere i prodotti desiderati con elevata efficienza e precisione.
Le applicazioni
Le celle elettrolitiche utilizzano l'elettrolisi per scomporre composti chimici, come l'acqua e la bauxite, nei loro elementi costitutivi attraverso l'applicazione di una corrente elettrica continua. Anche la galvanizzazione di metalli come rame, argento, nichel e cromo utilizza le celle elettrolitiche.
Le celle elettrolitiche svolgono un ruolo fondamentale nella produzione commerciale di metalli non ferrosi di elevata purezza, come alluminio, rame, zinco e piombo, attraverso i processi di elettroraffinazione ed elettrofilatura.
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FAQ
Che cos'è un elettrodo in elettrochimica?
Un elettrodo è un conduttore elettrico solido che serve come punto in cui la corrente entra ed esce dall'elettrolita in una cella elettrochimica. Quando la corrente lascia l'elettrodo, questo viene chiamato catodo, mentre quando entra viene chiamato anodo. Gli elettrodi sono componenti essenziali delle celle elettrochimiche e trasportano gli elettroni prodotti da una semicella all'altra, producendo una carica elettrica. La carica si basa su un sistema di elettrodi standard (SHE) con un potenziale di riferimento di 0 volt e serve come supporto per qualsiasi calcolo del potenziale di cella.
Che cos'è l'elettrodo di riferimento con un esempio?
Un elettrodo di riferimento è un elettrodo con un potenziale elettrodico stabile e noto, utilizzato nelle misure e nei dispositivi elettrochimici. Un esempio di elettrodo di riferimento è l'elettrodo standard a idrogeno (SHE), che ha un potenziale di 0,000 V e un'attività di H+ di 1 molare. Altri esempi di elettrodi di riferimento sono l'elettrodo a idrogeno normale (NHE), l'elettrodo a calomelano saturo (SCE), l'elettrodo a cloruro d'argento, l'elettrodo a solfato di rame e rame e l'elettrodo a pH. Gli elettrodi di riferimento sono utilizzati per costruire celle elettrochimiche e determinare il potenziale dell'altra semicella.
A cosa servono le celle elettrolitiche?
Le celle elettrolitiche sono utilizzate per la decomposizione di composti chimici attraverso l'elettrolisi. Questo processo prevede l'uso di una corrente elettrica esterna per facilitare una reazione redox non spontanea. Le celle elettrolitiche sono comunemente utilizzate per produrre ossigeno e idrogeno dall'acqua, estrarre alluminio dalla bauxite e galvanizzare vari metalli. Inoltre, le celle elettrolitiche sono utilizzate per l'elettroraffinazione e l'elettrofilatura di metalli non ferrosi come alluminio, rame, zinco e piombo. Nel complesso, le celle elettrolitiche hanno numerose applicazioni industriali nella produzione e nella raffinazione di vari composti chimici e metalli.
Qual è il tipo H di cella elettrochimica?
La cella elettrochimica di tipo H è una cella sigillata a membrana sostituibile che consiste in due celle elettrochimiche accoppiate. È dotata di un ingresso e di un'uscita di gas per facilitare il degasaggio e di molteplici passaggi per gli elettrodi di lavoro, di contrasto e di riferimento.
A cosa serve l'elettrodo a disco rotante?
L'elettrodo a disco rotante (RDE) è un elettrodo di lavoro idrodinamico utilizzato in applicazioni elettrochimiche quali studi sulla corrosione, ricerca sulle celle a combustibile, sviluppo di catalizzatori e controllo del trasporto di massa dei reagenti sulla superficie dell'elettrodo. Viene utilizzato quando si desidera un trasporto di massa definito verso l'elettrodo campione. La rotazione del disco induce un flusso costante di analita verso l'elettrodo, rendendolo ideale per studiare diversi fenomeni elettrochimici come il trasferimento di più elettroni, la cinetica del trasferimento lento di elettroni, le fasi di adsorbimento/desorbimento e i meccanismi di reazione elettrochimica. In chimica analitica, l'RDE viene utilizzato in sistemi a tre elettrodi per la voltammetria idrodinamica per studiare i meccanismi di reazione legati alla chimica redox.
Quali sono i materiali utilizzati nelle celle elettrochimiche?
I materiali utilizzati in una cella elettrochimica sono l'anodo, il catodo e l'elettrolita. L'anodo è l'elettrodo negativo che cede elettroni al circuito esterno e si ossida durante la reazione elettrochimica. Il catodo è l'elettrodo positivo che acquisisce elettroni dal circuito esterno e si riduce durante la reazione elettrochimica. L'elettrolita è il mezzo che fornisce il meccanismo di trasporto degli ioni tra il catodo e l'anodo di una cella. Le proprietà desiderabili per i materiali dell'anodo, del catodo e dell'elettrolita sono l'alta efficienza, la stabilità, la buona conducibilità, la facilità di fabbricazione e il basso costo.
Qual è la funzione dell'elettrodo ausiliario?
L'elettrodo ausiliario, noto anche come controelettrodo, è un elettrodo utilizzato in una cella elettrochimica a tre elettrodi per l'analisi voltammetrica o per altre reazioni in cui è previsto il passaggio di una corrente elettrica. La sua funzione principale è quella di fornire un percorso per il flusso di corrente nella cella elettrochimica senza far passare una corrente significativa attraverso l'elettrodo di riferimento. Fornisce un mezzo per applicare un potenziale di ingresso all'elettrodo di lavoro. L'elettrodo ausiliario può essere isolato dall'elettrodo di lavoro per evitare che i sottoprodotti generati contaminino la soluzione di prova principale. Spesso è realizzato con materiali elettrochimicamente inerti come oro, platino o carbonio.
Quali sono i 3 elettrodi in elettrochimica?
I tre elettrodi comunemente utilizzati in elettrochimica sono l'elettrodo di lavoro (WE), l'elettrodo di riferimento (RE) e il controelettrodo (CE). Il WE è il punto in cui avviene la reazione elettrochimica e viene misurata la corrente. Il RE fornisce un potenziale di riferimento stabile per la misurazione. Il CE completa il circuito e bilancia la carica tra WE e RE. La preparazione e l'uso corretto di ciascun elettrodo sono fondamentali per eseguire esperimenti elettrochimici accurati.
Qual è il ruolo dell'elettrodo di riferimento?
Il ruolo dell'elettrodo di riferimento è quello di completare il circuito elettrico necessario per una misurazione elettrochimica, fornendo il secondo elettrodo di una cella elettrodica completa di cui si misura il potenziale totale. L'elettrodo di riferimento raggiunge questo obiettivo fornendo un contatto con il campione attraverso la sua giunzione liquida. Per essere utile, l'elettrodo di riferimento deve fornire un potenziale stabile e riproducibile con cui confrontare il potenziale dell'elettrodo indicatore. La maggior parte delle difficoltà riscontrate durante l'esecuzione di misure con elettrodi può essere ricondotta all'elettrodo di riferimento e, più specificamente, alla giunzione liquida dell'elettrodo di riferimento.
Qual è la differenza tra cella galvanica e cella elettrolitica?
La differenza principale tra una cella galvanica e una cella elettrolitica è che una cella galvanica genera energia elettrica da una reazione redox spontanea, mentre una cella elettrolitica utilizza l'energia elettrica per pilotare una reazione redox non spontanea. Un'altra differenza è che una cella galvanica ha un potenziale positivo, mentre una cella elettrolitica ha un potenziale negativo. Le celle galvaniche sono utilizzate nelle batterie, mentre le celle elettrolitiche sono utilizzate in processi come la galvanotecnica e la purificazione dei metalli.
A cosa serve la cella H?
La cella H è una cella elettrochimica a due compartimenti utilizzata per test su membrana, permeazione di H2 o qualsiasi altro esperimento in cui siano necessarie due camere elettrodiche separate. Entrambi i compartimenti possono essere separati da una membrana a scambio ionico.
Che cos'è il metodo degli elettrodi rotanti?
Il metodo dell'elettrodo rotante è una tecnica utilizzata in applicazioni elettrochimiche come la ricerca sulle celle a combustibile, gli studi sulla corrosione, lo sviluppo di catalizzatori e il controllo del trasporto di massa dei reagenti sulla superficie dell'elettrodo. Si tratta di utilizzare un elettrodo a disco rotante (RDE) che ruota durante gli esperimenti, inducendo un flusso costante di analita all'elettrodo. L'RDE può raggiungere rapidamente condizioni in cui la corrente allo stato stazionario è controllata dal flusso della soluzione piuttosto che dalla diffusione. Eseguendo gli esperimenti a varie velocità di rotazione, è possibile studiare diversi fenomeni elettrochimici, tra cui il trasferimento di più elettroni, le fasi di adsorbimento/desorbimento e i meccanismi di reazione elettrochimica.
Quali sono gli esempi di materiali elettrochimici?
Esempi di materiali elettrochimici sono i materiali anodici per l'ossidazione dell'acido acetico, i materiali catodici per la riduzione dell'acrilonitrile e i materiali elettrodici per l'idrodimerizzazione catodica della formaldeide in glicole etilenico. La selettività per le reazioni elettrochimiche di sintesi può essere determinata dai materiali utilizzati, con materiali elettrodici che conferiscono controllo e variazione dei risultati. La scelta del materiale dell'elettrodo può anche attivare o disattivare la reattività, come nel caso dell'idrodimerizzazione catodica della formaldeide che avviene solo con catodi di mercurio o carbonio. La comprensione dell'influenza dei materiali elettrodici può facilitare una migliore razionalizzazione delle differenze nei rendimenti o nella selettività ottenuti.
Qual è la differenza tra elettrodo ausiliario e di riferimento?
La differenza principale tra elettrodo ausiliario e di riferimento risiede nella loro funzione in una cella elettrochimica. L'elettrodo ausiliario, noto anche come controelettrodo, serve a facilitare il trasferimento di carica da e verso l'analita e a far passare tutta la corrente in modo da poter controllare la corrente sull'elettrodo di lavoro. L'elettrodo di riferimento, invece, viene utilizzato come riferimento per la misurazione e il controllo del potenziale dell'elettrodo di lavoro e non fa passare alcuna corrente. L'elettrodo di riferimento ha un potenziale fisso, mentre il potenziale dell'elettrodo ausiliario può variare.
Quali sono i diversi tipi di elettrodi elettrochimici?
Esistono diversi tipi di elettrodi elettrochimici, ciascuno progettato per applicazioni specifiche. I tipi più comuni comprendono elettrodi di lavoro, elettrodi di riferimento e controelettrodi. Gli elettrodi di lavoro sono gli elettrodi primari dove avviene la reazione elettrochimica di interesse. Gli elettrodi di riferimento forniscono un potenziale di riferimento stabile rispetto al quale è possibile misurare il potenziale dell'elettrodo di lavoro. I controelettrodi completano il circuito fornendo un sito per il flusso di elettroni per bilanciare la corrente che passa attraverso l'elettrodo di lavoro.
A cosa serve l'elettrodo di riferimento?
Un elettrodo di riferimento viene utilizzato per fornire un potenziale stabile e definito per le misure elettrochimiche. È costituito da un elemento interno, in genere cloruro di argento-argento, circondato da una soluzione di riempimento contenente elettrolita. Lo scopo dell'elettrodo di riferimento è quello di completare il circuito elettrico necessario per una misurazione elettrochimica, fornendo il secondo elettrodo di una cella elettrodica completa il cui potenziale totale viene misurato. La maggior parte degli elettrodi combina un riferimento stabile e una cella di lavoro in un'unica sonda, ma per alcune applicazioni sono disponibili elettrodi di riferimento separati. La scelta dell'elettrodo di riferimento dipende da fattori quali la compatibilità del campione, la stabilità e la temperatura.
Cos'è e come funziona una cella elettrolitica?
Una cella elettrolitica è una cella elettrochimica che utilizza l'energia elettrica per pilotare una reazione redox non spontanea. È costituita da un elettrolita e da due elettrodi (un catodo e un anodo). Quando agli elettrodi viene fornita una tensione esterna, gli ioni dell'elettrolita sono attratti da un elettrodo con carica opposta, consentendo il trasferimento di carica (noto anche come faradaico o redox). L'elettrodo negativo è chiamato catodo e l'elettrodo positivo è chiamato anodo. L'ossidazione avviene all'anodo e la riduzione al catodo.
Che cos'è la cella a combustibile microbica di tipo H?
La cella H microbica è una camera di reattore per celle a combustibile microbiche (MFC). La cella H è definita in base alla forma della cella. Può essere utilizzata come reattore e come altra cella elettrochimica. La cella H assemblata ha un volume di 100 ml su ciascun lato della camera.
Che cos'è il metodo degli elettrodi ad anello rotante?
L'elettrodo ad anello rotante (RRDE) è un elettrodo a doppio lavoro utilizzato in chimica analitica per la voltammetria idrodinamica. È stato progettato per studiare i meccanismi di reazione legati alla chimica redox e ad altri fenomeni chimici. L'RRDE ha un elettrodo a disco al centro e un elettrodo ad anello intorno al disco. Il sistema sfrutta il flusso laminare che si crea durante la rotazione, consentendo un contatto controllato della soluzione con gli elettrodi a disco e ad anello. Variando la velocità di rotazione, è possibile determinare la velocità della reazione chimica e studiare diversi fenomeni elettrochimici.
Quali sono i materiali comunemente utilizzati per gli elettrodi ausiliari?
La scelta dei materiali per gli elettrodi ausiliari dipende dal sistema elettrochimico specifico e dalla reazione desiderata. I materiali più comuni per gli elettrodi ausiliari sono il platino, la grafite, l'acciaio inossidabile e alcune leghe metalliche. Questi materiali sono tipicamente inerti e non partecipano alla reazione elettrochimica desiderata, assicurando che il ruolo dell'elettrodo ausiliario rimanga esclusivamente quello di conduttore del flusso di corrente.
Quali materiali sono comunemente utilizzati per gli elettrodi elettrochimici?
Gli elettrodi elettrochimici possono essere realizzati in diversi materiali, a seconda dell'applicazione e dei requisiti specifici. I materiali più comuni sono i metalli nobili come il platino, l'oro e l'argento, che offrono un'eccellente conduttività e stabilità chimica. Anche i materiali a base di carbonio, come la grafite o il carbonio vetroso, sono comunemente utilizzati grazie alla loro elevata area superficiale e alle buone proprietà elettriche. Inoltre, ossidi metallici, polimeri conduttivi e materiali compositi sono utilizzati per applicazioni specifiche che richiedono proprietà uniche, come l'attività catalitica o la selettività.
Che cos'è un elettrodo di riferimento rispetto a un controelettrodo?
Un elettrodo di riferimento viene utilizzato come punto di confronto per il potenziale dell'elettrodo di lavoro in un esperimento elettrochimico. Deve mantenere un potenziale stabile per tutta la durata dell'esperimento. Esempi comuni sono Ag/AgCl, Ag/Ag+ e l'elettrodo a calomelano saturo (SCE). Un controelettrodo, invece, trasferisce gli elettroni tra sé e alcune specie in soluzione, per evitare l'inibizione del trasferimento di elettroni all'elettrodo di lavoro. Deve trasferire gli elettroni rapidamente ed è comunemente costituito da metallo platino, come un filo di platino o un elettrodo di garza di platino ad alta area superficiale.
Qual è la differenza tra elettrodo standard e di riferimento?
Il potenziale elettrodico standard è la differenza di potenziale tra una semicella e un elettrodo di riferimento standard. Un elettrodo di riferimento, invece, è un elettrodo che ha un potenziale elettrodico stabile e noto. La differenza fondamentale è che il potenziale dell'elettrodo standard è un valore relativo, mentre il potenziale dell'elettrodo di riferimento è un valore assoluto. Il potenziale dell'elettrodo standard può essere utilizzato per prevedere la direzione del flusso di elettroni in una reazione, mentre il potenziale dell'elettrodo di riferimento viene utilizzato per misurare il potenziale di altre semicelle e determinare il potenziale assoluto di un determinato elettrodo.
Quali sono i due punti di differenza tra le celle elettrochimiche e quelle elettrolitiche?
Le celle elettrochimiche ed elettrolitiche si basano entrambe sul movimento di elettroni attraverso il sistema. Tuttavia, nelle celle elettrochimiche si verificano reazioni chimiche spontanee, mentre nelle celle elettrolitiche si verificano reazioni chimiche non spontanee.
Quanti tipi di celle elettrolitiche esistono?
Esistono due tipi principali di celle elettrolitiche: Il primo tipo è chiamato "cella a membrana" o "cella a diaframma". In questo tipo di cella, una membrana porosa o un diaframma è posto tra l'anodo e il catodo per evitare che le reazioni su ciascun elettrodo si mescolino.
Quali sono i vantaggi dell'elettrodo a disco rotante?
I vantaggi degli elettrodi a disco rotante (RDE) includono la capacità di controllare il trasporto di massa dei reagenti sulla superficie dell'elettrodo, di ottenere un flusso laminare di soluzione verso e attraverso l'elettrodo e di studiare diversi fenomeni elettrochimici come il trasferimento di più elettroni e i meccanismi di reazione elettrochimica. Le RDE sono comunemente utilizzate in applicazioni elettrochimiche come gli studi sulla corrosione, la ricerca sulle celle a combustibile e lo sviluppo di catalizzatori. La velocità di rotazione della base delle RDE può essere regolata manualmente e la velocità di rotazione degli elettrodi può essere controllata con precisione con un motore elettrico. Le RDE sono uno strumento potente per studiare i meccanismi di reazione legati alla chimica redox e ad altri fenomeni chimici.
In che modo gli elettrodi ausiliari influiscono sulle prestazioni di una cella elettrochimica?
Gli elettrodi ausiliari svolgono un ruolo cruciale nelle prestazioni delle celle elettrochimiche. Contribuiscono a mantenere un potenziale elettrico bilanciato, riducendo al minimo le reazioni collaterali o indesiderate sull'elettrodo di lavoro. La scelta di materiali appropriati per l'elettrodo ausiliario è essenziale per evitare contaminazioni o interferenze con il processo elettrochimico desiderato. Inoltre, il design e il posizionamento dell'elettrodo ausiliario all'interno della cella possono influire sull'efficienza complessiva e sull'uniformità della distribuzione della corrente. La scelta e il posizionamento corretto degli elettrodi ausiliari possono migliorare le prestazioni, l'accuratezza e la riproducibilità delle misure o dei processi elettrochimici.
Quali sono i fattori da considerare nella scelta di un elettrodo elettrochimico?
Quando si sceglie un elettrodo elettrochimico, si devono considerare diversi fattori. La scelta del materiale dell'elettrodo è fondamentale, poiché ne determina la conducibilità, la stabilità e l'attività catalitica. Le dimensioni e la geometria dell'elettrodo devono corrispondere alla configurazione e ai requisiti sperimentali specifici. Occorre anche considerare la compatibilità del materiale dell'elettrodo con l'elettrolita e il campo di potenziale del sistema elettrochimico. Inoltre, nella scelta di un elettrodo per le applicazioni pratiche si deve tenere conto del costo, della disponibilità e della facilità di fabbricazione.
Qual è l'esempio di cella elettrolitica?
Esempi importanti di elettrolisi sono la decomposizione dell'acqua in idrogeno e ossigeno e della bauxite in alluminio e altre sostanze chimiche. La galvanizzazione (ad esempio, di rame, argento, nichel o cromo) viene effettuata utilizzando una cella elettrolitica.
Che cos'è la cella H per gli esperimenti di permeazione dell'idrogeno?
La cella Devanathan-Stachurski (o "cella H") viene utilizzata con successo per valutare la permeazione dell'idrogeno attraverso fogli o membrane. Una cella H consiste in due compartimenti elettrochimici separati da un foglio che funge da elettrodo di lavoro (WE) in entrambe le celle.
Perché gli elettrodi ausiliari sono necessari nei sistemi elettrochimici?
Gli elettrodi ausiliari sono necessari nei sistemi elettrochimici per mantenere la neutralità elettrica e garantire il flusso di corrente. In molte reazioni elettrochimiche, la reazione desiderata avviene sull'elettrodo di lavoro, mentre l'elettrodo ausiliario funge da contrappeso. Contribuisce a completare il circuito fornendo un percorso per il flusso di elettroni o ioni, consentendo così il continuo movimento di carica e assicurando che la reazione elettrochimica complessiva proceda in modo regolare ed efficiente.
Come possono essere utilizzati gli elettrodi elettrochimici in varie applicazioni?
Gli elettrodi elettrochimici trovano applicazione in un'ampia gamma di campi, tra cui l'accumulo e la conversione dell'energia, l'analisi della corrosione, i sensori e i biosensori, la galvanotecnica e il trattamento delle acque. Sono utilizzati nelle batterie e nelle celle a combustibile per facilitare le reazioni elettrochimiche che immagazzinano e convertono l'energia. I sensori elettrochimici e i biosensori utilizzano gli elettrodi per rilevare e misurare gli analiti in vari campioni. I processi di elettroplaccatura e di elettroraffinazione si basano su elettrodi per depositare o estrarre ioni metallici. Inoltre, gli elettrodi elettrochimici sono impiegati nella lavorazione elettrochimica, nell'elettroanalisi e in molte altre applicazioni industriali e di ricerca che prevedono lo studio o la manipolazione di fenomeni elettrochimici.
Le celle elettrolitiche sono spontanee?
Le celle galvaniche ricavano la loro energia da reazioni redox spontanee, mentre le celle elettrolitiche comportano reazioni non spontanee e richiedono quindi una fonte di elettroni esterna, come una batteria a corrente continua o una fonte di alimentazione a corrente alternata.
Ci sono limitazioni o considerazioni da fare quando si usano elettrodi ausiliari?
Quando si utilizzano elettrodi ausiliari, occorre tenere conto di diverse limitazioni e considerazioni. La scelta dei materiali per l'elettrodo ausiliario è fondamentale per evitare reazioni indesiderate o contaminazioni che potrebbero influenzare il processo elettrochimico desiderato. La compatibilità tra l'elettrodo ausiliario e l'elettrolita o i reagenti deve essere presa in considerazione per garantire la stabilità e le prestazioni a lungo termine. Inoltre, il design e il posizionamento dell'elettrodo ausiliario devono essere attentamente ottimizzati per ridurre al minimo i problemi di distribuzione della corrente o le potenziali interferenze con l'elettrodo di lavoro. È anche essenziale monitorare e mantenere regolarmente l'elettrodo ausiliario per prevenire il degrado o la contaminazione che potrebbero influire sulle sue prestazioni. Infine, è necessario considerare le dimensioni e la forma dell'elettrodo ausiliario per garantire la compatibilità con la cella o il sistema elettrochimico specifico utilizzato.
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