Электрохимия. Данько Е.Т - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ им. Невельского | Владивосток

Составители: 

Рубрика: 

27
в стандартных условиях гораздо более отрицательнее, чем потенциал водород-
ного электрода (Ni, Cd, Zn, Cr и т. д.)
Изменение потенциала электрода вследствие изменения концентрации
реагентов в приэлектродном слое при прохождении тока называется
концен-
трационной поляризацией.
В свою очередь, изменение концентрации реаги-
рующих веществ в приэлектродном слое вызвано замедленностью подвода реа-
гентов к электроду или отвода продуктов реакции от электрода. Согласно
урав-
нению Нернста
:
v
a
s
a
ln
nF
RT
Ε
конц
=Δ
,
(41)
где ∆Е
конц
– концентрационная поляризация, В;
a
s
– активность ионов в приэлектродном слое, моль/л;
a
v
– активность ионов в объеме раствора, моль/л.
Так как скорость доставки к электроду разряжающихся частиц невелика,
происходит обеднение у поверхности электрода ионов электролита. В этой час-
ти раствора нет избытка ионов того или иного знака, т. е. он электронейтраль-
ный. Тонкий слой у поверхности электрода, в котором отсутствует конвекция и
ионы переносятся только путем диффузии, называется диффузионным слоем.
При линейном изменении концентрации ионов в приэлектродном (диффузион-
ном) слое плотность тока реакции на электроде есть плотность тока диффузии
(i
д
). Задается она уравнением Фика:
i
д
= nDF(a
v
– a
s
) / δ
д
, (42)
где i
д
– плотность тока диффузии, А /м
2
;
n – заряд ионов, разряжающихся на электроде;
D – коэффициент диффузии, м
2
/с;
F – постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль;
δ
д
– толщина диффузионного слоя, м.
Толщина диффузионного слоя уменьшается с перемешиванием раствора,
в результате чего концентрационная поляризация снижается. С увеличением
плотности тока растет разность между активностями в приэлектродном слое и в
глубине раствора (a
s
и a
v
), a
s
при этом стремится к нулю, а плотность тока – к
своему предельному значению (i
пред
). Концентрационная поляризация при этом
возрастает.
Напряжение электролизёра (U) слагается из разности равновесных потен-
циалов электродов (Е), поляризации электродов (∆Е) и значений омических по-
терь напряжения в электролите, электродах и на контактах:
U = E + ∆Е + I(r
1
+ r
2
)+ ∆U
конт
, (43) 
в стандартных условиях гораздо более отрицательнее, чем потенциал водород-
ного электрода (Ni, Cd, Zn, Cr и т. д.)
      Изменение потенциала электрода вследствие изменения концентрации
реагентов в приэлектродном слое при прохождении тока называется концен-
трационной поляризацией. В свою очередь, изменение концентрации реаги-
рующих веществ в приэлектродном слое вызвано замедленностью подвода реа-
гентов к электроду или отвода продуктов реакции от электрода. Согласно урав-
нению Нернста:

                                            RT a s                    (41)
                                ΔΕ конц =     ln     ,
                                            nF a v

где ∆Еконц – концентрационная поляризация, В;
        as – активность ионов в приэлектродном слое, моль/л;
        av – активность ионов в объеме раствора, моль/л.

        Так как скорость доставки к электроду разряжающихся частиц невелика,
происходит обеднение у поверхности электрода ионов электролита. В этой час-
ти раствора нет избытка ионов того или иного знака, т. е. он электронейтраль-
ный. Тонкий слой у поверхности электрода, в котором отсутствует конвекция и
ионы переносятся только путем диффузии, называется диффузионным слоем.
При линейном изменении концентрации ионов в приэлектродном (диффузион-
ном) слое плотность тока реакции на электроде есть плотность тока диффузии
(iд). Задается она уравнением Фика:

                              iд = nDF(av – as) / δд,                  (42)

где    iд   –    плотность тока диффузии, А /м2;
        n   –   заряд ионов, разряжающихся на электроде;
       D    –   коэффициент диффузии, м2/с;
        F   –   постоянная Фарадея, равная 96485 Кл/моль;
       δд   –   толщина диффузионного слоя, м.

      Толщина диффузионного слоя уменьшается с перемешиванием раствора,
в результате чего концентрационная поляризация снижается. С увеличением
плотности тока растет разность между активностями в приэлектродном слое и в
глубине раствора (as и av), as при этом стремится к нулю, а плотность тока – к
своему предельному значению (iпред). Концентрационная поляризация при этом
возрастает.
      Напряжение электролизёра (U) слагается из разности равновесных потен-
циалов электродов (Е), поляризации электродов (∆Е) и значений омических по-
терь напряжения в электролите, электродах и на контактах:
                           U = E + ∆Е + I(r1 + r2)+ ∆Uконт,            (43)


                                                                              27

Страницы