2.3. Интерфейс между электродом и электролитом: двойной слой

Когда две равные электроды (проводников) погружают в электролит, первоначально нет измеряемое напряжение между ними. Но когда ток должен течь от одного стержня на другой с помощью батареи, разделение зарядов, естественно, созданный на каждом жидкость / твердое тело и два электрохимические конденсаторы, соединенные последовательно создаются. Типичные конденсаторы хранить электрический заряд физически, без химических или фазовых изменений, происходящих, и этот процесс является весьма обратимым; цикл разрядки-зарядки можно повторять снова и снова, практически без ограничений. В электрохимического конденсатора на границе раздела электрод / электролит сольватированными ионов в электролите притягиваются к поверхности электрода равной, но противоположным зарядом в нем. Эти две параллельные регионы обвинению в интерфейсе образуют "двойной слой", где разделение зарядов измеряется в молекулярных размеров (то есть, несколько ангстрем), а площадь поверхности измеряется в тысячах квадратных метров на грамм материала электрода ( Miller и Симон, 2008 ).

Двухслойные явления и электро-кинетическое процессы основные элементы электрохимии.Считается, что поведение интерфейса и должна быть описана в терминах конденсатора. Это является следствием "свободного заряда" подход, что и в случае непрерывного потока текущей через интерфейс строгий следует проводить различие между так называемыми без Фарадея и Фарадея токов. Бывший отвечает за зарядки двухслойного конденсатора, а второй представляет собой поток заряда связано с процессами переноса заряда, происходящих на границе раздела (Horanyi, Ланг, 2006 ). Состояние интерфейса при постоянном давлении и температуре может быть изменен путем изменения концентрации компонентов в объемных фаз, и путем построения электрическую цепь при помощи противоэлектрода и заставляя электрический ток через цепь, которая может быть выражена как:

я = я ' + я ' ' ,

Опции

Были я `заряжается ток двойного слоя, и я `` - перенос заряда или Фарадея ток. Двойной слой ток зарядки можно рассматривать как идеальный зарядки конденсатора ток, равный

С∂ п∂ т

, Были η от перенапряжения и С - емкость двойного слоя. Перезапись уравнение (15) , рядом уравнение ток получается:

я = C∂ п∂ т+ я ' '

Опции

, который вызвал много дискуссий. Пол Delahais писал в 1966, что это уравнение допускает разъединение не-Фарадей от Фарадея процессах, но в то же время к выводу, что передача Фарадея заряд и процессы зарядки не может быть отделена априори в не-стационарных электродных процессов из-за явления из разделения зарядов или рекомбинации на границе раздела электрод-электролит без потока внешнего тока. Зарядка поведения как идеального поляризованной или обратимой электрода представляют только два предельных случая более общем случае ( Делахея, 1966 ). Nisancioglu и Ньюман (2012 ) в своей статье evenwithout вдаваясь в theassumptions и основываясь только на массового balanceequation, получены следующий currentequation: я = DQ / DT + я'' и показал, что априори разделение заряда двойного слоя и Фарадея процессов в электродных реакций является компонентом баланс массы для поверхности электрода. Уравнение (1) справедливо, если скорость изменения концентрации виды, которые принимают участие в электродной реакции, можно пренебречь на поверхности электрода.