Общая химия (дистанционная обучение) / lk_polyarizatsia

При работе ГЭ  вырабатывается электрический ток  под действием электрического тока  возникают потери:

► ΔЕ_А , ΔЕ_К – поляризационные потери на аноде и катоде за счет скопления продуктов реакции на электроде и за счет недостатка исходных веществ для реакции на электроде и за счет замедленности самой электрохимической реакции 

 { Е анода  более положительным

{ Е катода  более отрицательным

► ΔЕ _ОМ – омические потери в электролите ( ! ) и на электродах  ΔЕ _ОМ = R ^. I

В результате в ГЭ напряжение U - уменьшается.

U – напряжение ГЭ;

U = Е_К – Е_А ( при I ≠ 0)

I(r₁ + r₂) - омическое падение напряжения;

r₁- сопротивление в проводниках с электронной

проводимостью (проводники первого рода);

r₂- сопротивление в электролите (проводник второго

рода);

ΔЕ_А , ΔЕ_К – поляризация анода и катода.

► концентрационная поляризация

а _s – активность ионов в приэлектродном слое;

а _v – активность ионов в объеме раствора.

Количественная оценка скорости электрохимической реакции – плотность тока - i , мА/см²:

- отношение тока ( I ) к площади

поверхности электрода ( S ).

предельная плотность тока

с _v – концентрация ионов в объеме раствора,

D – коэффициент диффузии реагента,

d - толщина диффузного слоя – тонкий слой около поверхности электрода, в котором происходит перемешивание жидкости, отсутствует конвекция – молекулы переносятся лишь путем диффузии.

DЕ_конц уменьшается, если:

●- коэффициент диффузии реагента D ;

●- концентрацию ионов в объеме раствора С_v ;

●- толщину диффузного слоя d ;

●- перемешивать раствор.

► электрохимическая поляризация

Константа а = f { - природы реакции,

a = 0,1 - 1,6 { - материала электрода,

{ - состава раствора,

{ - температуры;

Константа b = f { - природы реакции,

b = 0,03 - 0,25 { - температуры;

Значения a и b определяются экспериментально,

сведены в таблицы.

DЕ_эл/х уменьшается, если:

●- концентрацию реагентов С_{реагентов} ,

●- температуру,

●- площадь поверхности электрода S_{электродов},

●- использовать электроды-катализаторы.

график зависимости Е = f(i) –

поляризационные кривые

●…

Для увеличения ↑ U ГЭ необходимо:

► ↑ ΔЕ_Э ● ↑ а _{ионов, исх.} , ↑ р _{газов, исх.} ТОР

● ↓ а _{ионов, прод.} , ↓ р _{газов, прод.} ТОР

► ↓ ΔЕ_А ● ↑ температуру Т

↓ ΔЕ_К ● ↑ S _{электродов}

● использовать электроды – kt

► ↓ ΔЕ_ОМ ● ↑ температуру Т

● ↓ расстояния между электродами

● перемешивать электролит

● использовать добавки,

увеличивающие

электропроводность электролита.

Все материальные расчеты по ГЭ производятся

Из закона Фарадея  ток ( I ) пропорционален количеству вещества, прореагировавшему на электродах в единицу времени, т.е. скорости электрохимической реакции:

 значение I для оценки скорости

электрохимической реакции