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Zellspannung mittels Nernst'scher Gleichung
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Hallo,

ich muss nächste Woche eine GFS über Brennstoffzellen in Phys-Chem halten.

Dazu wollte ich die (theor.) Zellspannung einer Sauerstoff/Wasserstoff-Brennstoffzelle berechnen, mithilfe der Nernst'schen Gleichung. Das Ganze in Abhängigkeit vom pH-Wert.

Ich habe auch eine Rechnung durchgeführt, die in meinen Augen Sinn ergibt, kann aber natürlich auch einen Denkfehler beinhalten.

Hier ist sie:





Und zuletzt U(Zelle)=E(O2/H2O)-E(H2/H+)

Was ich nicht verstehe ist folgendes: Im Internet findet sich überall, dass die theor. Zellspannung einer Brennstoffzelle 1,23 V beträgt.

Dazu müsste man aber die Standard-Wasserstoff-Halbzelle und die Standard-Sauerstoff-Halbzelle koppeln, also Lösung pH1 und Lösung pH14. Das würde sich doch durch die Membran neutralisieren und das wär's dann mit der Brennstoffzelle

Es wäre super, wenn mich jemand aus meiner aktuellen Verwirrung befreien könnte!

LG,
Florian

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Du hast da ein Standardpotential für die Reaktion im Sauren und rechnest im Basischen. Was machst du da? Überlege dir nochmal genau, was für Konzentrationen man unter "Standardbedingungen" haben muss.

Wenn du mit OH- rechnen willst, dann nimm mal die: 2 H2O + 2 e ⇌ H2 + 2 OH −0,83 V

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Wenn ich im Sauren bin entsteht doch Wasser ... muss ich dann für die reduzierte Form des Sauerstoffs die Konzentration von 1 annehmen, da Wasser das Lösemittel ist?

Edit: Ja, jetzt passt's, jetzt komm ich auch auf die 1,23 V!

LG,
Florian

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In der Nernstgleichung stehen nicht wirklich die Konzentrationen, sonst wäre es dir ja auch unmöglich mit Wasserstoff zu rechnen. Es stehen dort die Aktivitäten oder Partialdrücke bezogen auf die Standardaktivitäten oder Standardpartialdrücke. In den meisten Fällen sind die Standardaktivitäten 1 mol/L aber bei Wasser natürlich nicht. Niemand würde 1 mol Wasser pro Liter Wasser als eine Standardkonzentration vereinbaren.
Wie bei reinen Metallen oder reinen Gasen sind die Standardbedingungen so gewählt, dass sie das Rechnen erleichtern und "1" ist natürlich reines Wasser, d.h. der Faktor für Wasser verschwindet genauso wie der für Sauerstoff und der für Wasserstoff.

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