16. Химические источники тока
Химические источники тока бывают одноразового использования и многократного действия. хит одноразового действия называются первичными элементами или просто «элементами», а многоразового действия – вторичными элементами или аккумуляторами.
В аккумуляторах основные процессы протекают обратимо. Запас химической энергии, истраченный на получение электрической энергии при разряде, восстанавливается при заряде.
Перенапряжение электрода
Перенапряжением электрода называют разность между фактическим и теоретическим электродными потенциалами. Перенапряжение металлов настолько мало, что им пренебрегают. Велико перенапряжение водорода и кислорода. Перенапряжение водорода велико при следующих условиях:
малых плотностях тока,
низких температурах раствора.
Перенапряжение также зависит от материала катода. Перенапряжение водорода наиболее велико на тех металлах, которые в ряду напряжений располагаются вблизи водорода.
Отрицательную роль перенапряжение водорода играет при необходимости получить водород электролитическим путем.
Положительна роль перенапряжения при необходимости получить с помощью электролиза какой - либо металл, находящийся в ряду напряжений до водорода.
Можно создать условия (плотность тока, температура раствора, материал катода, посторонние ионы в растворе), при которых вследствие высокого перенапряжения водорода из раствора можно восстановить металлы, стоящие в ряду напряжения до водорода, (вплоть до алюминия).
Абсолютной скоростью движения называется его скорость в стандартных условиях, при градиенте падения напряжения l/Е = 1 В/см. Подставляя значения V k и V а из уравнения (1.10) в уравнения (1.8), имеем:
- при бесконечном разбавлении и домножении
дроби на постоянное число Фарадея F.
17. Стадии электродного процесса. Поляризационные кривые
2H3O+ +2e= 2H2O+H2
Транспортировка иона H3O+ из р-ра к поверхности электрода
Присоединение электрона к иону
H3O++e=H2O+Hадс
Hадс+Hадс=H2 на поверхности электрода появляются молекулы
H2 десорбируется вглубь раствора
1 – эл. хим 2 – диффузионный; 3 – фазовое; 4 – идеальный неполяризуемый электрод;
5 – идеальный поляризуемый электрод;
18. Виды перенапряжения. Перенапряжение при электролитическом выделении водорода
1 – эл. хим 2 – диффузионный; 3 – фазовое; 4 – идеальный неполяризуемый электрод; 5 – идеальный поляризуемый электрод;
На электроде возникают перенапряжения: концентрационное, электрохимическое, химическое и кристаллизационное. В реальных условиях при электролизе возникают одновременно несколько видов поляризации и результирующая скорость реакции определяется скоростью наиболее медленной стадии (скоростьопределяющая стадия).
4.8.4. Концентрационная и химическая поляризация
Торможения на стадиях транспортировки приводят к изменению концентрации ионов участвующих в электродной реакции вблизи электрода. В результате этого изменяется равновесный потенциал электрода и появляется концентрационная поляризация, которая обычно имеет место при высоких плотностях тока — в условиях промышленного электролиза.
4.8.4.1. Диффузионное перенапряжение
Доставка исходных веществ к поверхности электрода и отвод продуктов электродной реакции при отсутствии стадии промежуточного химического превращения может осуществляться тремя путями: миграцией, молекулярной диффузией и конвекцией.
Миграция представляет собой передвижение ионов (или других заряженных частиц) под действием градиента электрического поля, возникающего в электролите при прохождении тока через электрохимическую систему