Электродная поляризация

Электродная поляризация способствует росту напряжения разложения электролита, приложенного к электролизеру напряжения и, в конечном счете, расходу электроэнергии на электролиз. Поэтому, зная природу _а и _к и их зависимость от условий электролиза, можно создать технологический процесс с минимальным расходом энергии.

Переход электрохимической системы под действием внешнего тока из равновесного состояния в неравновесие сопровождается изменением величины электродного потенциала. Это явление, а также разность между потенциалом электрода под током и равновесным потенциалом в том же электролите называется электродной поляризацией

 =  − *

Электродная поляризация является функцией плотности тока; чем выше плотность тока, тем больше значение поляризации.

Для анодного процесса величина потенциала электрода под током больше, чем равновесный потенциал, _а имеет знак "+":

Для катодного процесса потенциал электрода под током меньше, чем равновесный и _к имеет знак «−»:

При протекании электрического тока электродный процесс представляет собой гетерогенную реакцию, состоящую из нескольких стадий.

Появление электродной поляризации связано с явлением торможения в ходе электродного процесса. Поскольку скорость процесса, состоящего из нескольких последовательных стадий, определяется скоростью наиболее медленной (лимитирующей) стадии, то появление поляризации связано непосредственно с этой стадией.

Если известна природа лимитирующей стадии, то вместо термина «поляризация» используется термин «перенапряжение».

1) транспорт реагирующего вещества из объема электролита к поверхности электрода или образовавшегося в результате электродной реакции вещества от электрода в объем электролита; диффузионное перенапряжение (_д)

2) собственно электрохимическая реакция, связанная с переходом заряженных частиц (электронов, ионов) через границу раздела раствор - металл, — разряд или ионизация; электрохимическое перенапряжение (_э)

3) фазовые превращения (образование или разрушение кристаллической решетки твердых веществ, выделение газа); фазовое перенапряжение (_ф).

4) химические реакции, предшествующие (или следующие за) электрохимической стадией; реакционное перенапряжение (_р).

Первые две стадии свойственны каждому электродному процессу, третья и четвертая − отдельным группам процессов (катодное осаждение металлов, выделение газов и др.).

В общем случае электродная поляризация равна сумме всех видов перенапряжения:

 = _д + _э + _ф + _р

Однако при конкретных электрохимических процессах доминирующее значение может иметь одни из видов перенапряжения, который и определяет поляризацию процесса в целом.

При выборе оптимальных условий проведения электрохимических реакций необходимо учитывать природу и величину перенапряжения, поскольку они определяют многие характеристики процесса, например структуру катодных металлических осадков, переход в продукт примесей и др. Выяснение природы наиболее медленной стадии электродного процесса, установление вида перенапряжения является главной задачей электрохимической кинетики.