Поляризация и перенапряжение


При наложении электрического тока от внешнего источника потенциалы электродов смещаются: катода - в отрицательную, анода - в положительную стороны. Электроны по внешней цепи перетекают быстрее, чем происходят электродные реакции.В результате на катоде электроны накапливаются, а на аноде накапливаются положительные заряды. Изменение потенциала от равновесного при протекании внешнего тока называется электрохимической поляризацией электродов:

  (катодная поляризация), (9.10)
  (анодная поляризация). (9.11)

Электродная поляризация – функция плотности тока, чем выше плотность – тем больше поляризация.

Электродный процесс под током – гетерогенная реакция, состоящая из стадий:

1. Транспорт реагирующих веществ из объема раствора к поверхности электрода и обратный транспорт продуктов.

2. Электрохимическая реакция – переход электронов и ионов через границу раздела раствор – металл (разряд, ионизация).

3. Фазовые превращения. Образование или разрушение кристаллической решетки, формирование и выделение газов.

4. Химические реакции, предшествующие или последующие электрохимической стадии.

Первая и вторая стадии присущи всем электродным процессам, остальные – отдельным процессам.

Скорость электродного процесса определяется скоростью наиболее медленной стадии, которая называется лимитирующей. Если природа лимитирующей стадии известна, то вместо «поляризация» употребляют термин «перенапряжение»: перенапряжение диффузии (hд), перенапряжение электронного перехода или электрохимическое перенапряжение (hэ), перенапряжение фазового перехода (hф), перенапряжение реакции (hр).

  . (9.12)

Хотя в каждом конкретном случае определяющим может быть один вид перенапряжения.

Перенапряжение выделения водорода. При электролизе водных электролитов часто выделяется водород.

а) в кислой среде: 2Н+ +2ē → Н2;

б) в нейтральной и щелочной: 2Н2О +2ē → Н2 + 2ОН.

Выделение водорода сопровождается значительным перенапряжением, зависящим от природы электрода. На металлах перенапряжение водорода убывает в последовательности: Hg – Pb – Zn – Al – Sn – Cu.

Для осуществления электролиза к электролизеру необходимо приложить рабочее напряжение:

  , (9.13)

где Еа и Ек – потенциалы анода и катода при рабочей плотности тока; SU – падение напряжения на преодоление омического сопротивления цепи (контактов, раствора, электродов); – напряжение разложения электролита, которое в свою очередь равно сумме обратимого напряжения разложения и перенапряжения на электродах:

  , (9.14)

где – обратимое напряжение разложения электролита, численно равное ЭДС реакции, которое можно рассчитать по термодинамическим данным: ; – перенапряжение на электродах.

 



Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 2089;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.007 сек.