Stap 5: Controle: Geen neerslag tussen Al3+ en Cl-. Lading- en massabalans klopt
Slide 5 - Slide
Zelf een halfreactie opstellen
Slide 6 - Slide
Toepassing van redoxreacties
Slide 7 - Slide
Brandstofcel
Brandstofcel is een elektrochemische cel waarbij in 1 halfcel continu zuurstof wordt toegevoegd: de oxidator
In de andere halfcel wordt een brandstof toegevoegd: de reductor
Waterstof, methanol, mierenzuur, methaan, enz.
Slide 8 - Slide
Waterstof
Brandstofcel
In plaats van waterstof kan ook een andere brandstof gebruikt worden, bijv. methanol
Je hoeft de halfreactie van methanol niet zelf te kunnen opstellen, maar op examens wordt wel vaak gevraagd een onvolledige halfreactie af te maken
Slide 9 - Slide
Waterstof-brandstofcel
Slide 10 - Slide
kunnen opstellen van onbekende halfreacties die niet in Binas 48 staan
Een brandstofcel is een elektrochemische cel die als een continu proces wordt bedreven om elektrische energie te leveren.
Een brandstof is de energiedrager die energie 'verliest' in een verbrandingsreactie. Dit is een redoxreactie, waarbij de brandstof altijd de reductor is. Soms wordt H2 gebruikt, maar vaak is het een andere (organische) brandstof. De halfreactie van deze reductor staat vaak niet in Binas 48. Je moet de halfreactie dan zelf kunnen opstellen volgens een stappenplan.
Slide 11 - Slide
in een brandstofcel reageert de brandstof als
A
reductor
B
oxidator
Slide 12 - Quiz
Hoe heet een elektroschemische cel met zuurstof als oxidator
A
elektrolysecel
B
brandstofcel
C
batterij
D
oxidatieve cel
Slide 13 - Quiz
Net als bij batterijen, accu's en brandstofcellen reageren bij redox flow accu's...
(meer antwoorden mogelijk)
A
de oxidator aan de + en de reductor aan de - elektrode tijdens stroomlevering
B
de oxidator aan de - en de reductor aan de + elektrode tijdens stroomlevering
C
de oxidator aan de + en de reductor aan de - elektrode tijdens opladen
D
de oxidator aan de - en de reductor aan de + elektrode tijdens opladen
Slide 14 - Quiz
De ladingsverschuiving door de halfreacties moet worden gecompenseerd. Om de stroomkring te sluiten en een stroom te laten lopen, bewegen de...
A
elektronen via de zoutbrug van de rechter halfcel naar de linker halfcel
B
elektronen via de zoutbrug van de linker halfcel naar de rechter halfcel
C
ionen uit de ene halfcel stromen via de zoutbrug naar de andere halfcel
D
de + en - ionen uit de zoutbrug stromen elk naar een andere halfcel
Slide 15 - Quiz
Wat is de negatieve elektrode van deze brandstofcel? Licht je antwoord toe (leg uit)
Slide 16 - Open question
Fotonenboer
Slide 17 - Slide
Een Nederlandse melkveehouder voorziet sinds 2010 met zonnecellen in de eigen energiebehoefte. Voor de opslag van overdag teveel geproduceerde energie is op de boerderij een zogeheten Vanadium Redox Flow Battery (VRFB) geplaatst. In deze VRFB worden oplossingen met verschillende vanadiumionen vanuit twee opslagtanks door een aantal geschakelde elektrochemische cellen gepompt. Dit proces is in de figuur hieronder vereenvoudigd weergegeven met één elektrochemische cel. In deze opgave wordt de term vanadiumionen gebruikt voor (combinaties van) de deeltjes VO2+, VO2+, V3+ en V2+. In beide oplossingen is verder alleen opgelost zwavelzuur aanwezig.
Wanneer de VRFB voor het eerst in gebruik wordt genomen, is van de genoemde
vanadiumionen in de linker opslagtank alleen VO2+ aanwezig en in de rechter opslagtank alleen V3+. In deze situatie levert de VRFB geen stroom. Doordat in de VRFB selectieve membranen worden toegepast, worden tijdens het opladen en de stroomlevering vrijwel uitsluitend H+ ionen doorgelaten.
Geef de vergelijking van beide halfreacties die tijdens het opladen optreden. Geef je antwoord als volgt weer:
linker halfcel: …
rechter halfcel: …
Fotonenboer
Slide 18 - Slide
maximumscore 4
linker halfcel: VO2+ + H2O → VO2+ + 2 H+ + e–
rechter halfcel: V3+ + e– → V2+
4 punten zijn als volgt verdeeld:
in de vergelijking van de linker halfcel VO2+ en H2O links van de pijl en VO2 + rechts van de pijl 1
in de vergelijking van de linker halfcel H+/ H3O+ rechts van de pijl en H balans juist
in de vergelijking van de rechter halfcel V3+ links van de pijl en V2+ rechts van de pijl
in beide vergelijkingen elektronen aan de juiste kant van de pijl en ladingsbalans juist
Fotonenboer
Slide 19 - Slide
Lijkt op een brandstofcel en een elektrochemische cel.
Electroden alleen voor geleiding
Twee vloeistoffen gescheiden door een semi-permeabel membraan
De vloeistoffen circuleren in hun eigen reservoir
De uitwisseling van ionen gaat via het membraan
REDOX reactie levert de stroom
Voordeel: Geen vaste platen die meedoen, alleen vloeistoffen → levensduur +++
Nadeel: Grotere electrolyte tank geeft meer energie opslag
De redox-flow accu
Slide 20 - Slide
Lijkt op een brandstofcel en een elektrochemische cel.
Electroden alleen voor geleiding
Twee vloeistoffen gescheiden door een semi-permeabel membraan