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ईंधन सेल क्षमता के लिए नेर्नस्ट समीकरण

1889
  • Walther Nernst
एक प्रयोगशाला में ईंधन सेल का प्रयोग, जो इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री में नर्न्स्ट समीकरण के अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करता है।.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

नर्न्स्ट समीकरण प्रतिवर्तीता को मापता है वैद्युतवाहक बल (ईएमएफ) or open-circuit voltage of a ईंधन सेल under non-standard conditions. It links the cell potential ([latex]E[/latex]) to its standard potential ([latex]E^0[/latex]), temperature, and the activities (approximated by partial pressures) of reactants and products. The equation is [latex]E = E^0 – \frac{RT}{nF} \ln Q[/latex], where Q is the reaction quotient.

The Nernst equation is a cornerstone of electrochemistry, derived from the relationship between the change in Gibbs free energy and the cell potential, [latex]\Delta G = -nFE[/latex]. In the equation [latex]E = E^0 – \frac{RT}{nF} \ln Q[/latex], [latex]R[/latex] is the universal gas constant, [latex]T[/latex] is the absolute temperature in Kelvin, [latex]n[/latex] is the number of moles of electrons transferred per mole of reaction, and [latex]F[/latex] is the Faraday constant (charge per mole of electrons). The reaction quotient [latex]Q[/latex] for a hydrogen-oxygen fuel cell ([latex]H_2 + \frac{1}{2}O_2 \rightarrow H_2O[/latex]) is [latex]Q = \frac{p_{H_2O}}{p_{H_2} \cdot p_{O_2}^{1/2}}[/latex], where [latex]p[/latex] represents the partial pressures of the gaseous species.

यह समीकरण ईंधन सेल के व्यवहार के कई प्रमुख पहलुओं को उजागर करता है। सबसे पहले, यह दर्शाता है कि अभिकारकों के आंशिक दाब (pH₂, pO₂) बढ़ने पर सेल वोल्टेज बढ़ता है और उत्पाद के आंशिक दाब (pH₂O) बढ़ने पर घटता है। दूसरे, यह आदर्श वोल्टेज की तापमान निर्भरता का वर्णन करता है। जबकि नेर्नस्ट समीकरण अधिकतम सैद्धांतिक वोल्टेज को परिभाषित करता है, ईंधन सेल का वास्तविक परिचालन वोल्टेज हमेशा कम होता है, क्योंकि सेल से धारा प्रवाहित होने के बाद प्रतिक्रिया गतिकी, आंतरिक प्रतिरोध और द्रव्यमान परिवहन सीमाओं के कारण अप्रतिवर्ती हानियाँ उत्पन्न होती हैं जिन्हें ओवरपोटेंशियल (या ध्रुवीकरण) कहा जाता है।

UNESCO Nomenclature: 2203
भौतिक रसायन विज्ञान

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

ठोस

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • ऊष्मागतिकी के नियम, विशेष रूप से रासायनिक विभव पर गिब्स का कार्य
  • फैराडे के विद्युत अपघटन के नियम
  • रासायनिक संतुलन की अवधारणा और द्रव्यमान क्रिया का नियम

आवेदन

  • विशिष्ट परिचालन तापमान और दबावों के तहत ईंधन सेल के अधिकतम संभावित वोल्टेज का पूर्वानुमान लगाना
  • अभिकारक की कमी के कारण ईंधन सेल के प्रदर्शन और वोल्टेज हानि का मॉडलिंग करना
  • वोल्टेज और दक्षता बढ़ाने के लिए उच्च दबाव वाले ईंधन सेल सिस्टम का डिजाइन तैयार करना
  • विद्युत रसायन विज्ञान और बैटरी विज्ञान में मौलिक अनुसंधान
  • आयन-चयनात्मक इलेक्ट्रोड और पीएच मीटर का अंशांकन

पेटेंट:

NA

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संबंधित विषय: नेर्नस्ट समीकरण, विद्युत रसायन विज्ञान, सेल विभव, वोल्टेज, गिब्स मुक्त ऊर्जा, अभिक्रिया भागफल, आंशिक दाब, ऊष्मागतिकी, वाल्थर नेर्नस्ट, ओपन-सर्किट वोल्टेज।

ऐतिहासिक संदर्भ

ईंधन सेल क्षमता के लिए नेर्नस्ट समीकरण

1884
1887
1888
1889
1890
1890
1895
1884
1885
1887
1889
1890
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1895
1895

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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