3.1.1 Расчет равновес­ных электродных потенциалов анодной и катодной реакций

Расчет равновесного потенциала катодной реакции проводим по уравнению Нернста (3.3):

(3.3)

где - стандартный электродный потенциал, В;= -0,25 В

–среднеионный коэффициент активности.

Для определения коэффициента активности используем график зависимости –C (рис. 2) [2].

Рисунок 2 - Зависимость –C для определения коэффициента активности

Найдем коэффициент активности:

.

Подставим значения в уравнение (3.3):

Расчет равновесного потенциала анодной реакции проводим по формуле (3.4):

(3.4)

3.1.2 Расчет перенапряжений катодной и анодной реакции

Для расчета катодного перенапряжения используем уравнение смешанной кинетики (3.5):

(3.5)

где, – ток обмена,;

–коэффициент переноса;

–предельный ток, ;

Для нахождения величины предельного тока воспользуемся уравнением (3.6):

, (3.6)

где, D – коэффициент диффузии,

–толщина диффузионного слоя; ;

= 2991,48

Величину тока обмена считаем на основе справочных данных. Для системы, содержащей 1М [4]. По формуле (3.7) рассчитаем значение стандартного тока обмена для этой системы:

(3.7)

=

Подставим найденное значение стандартного тока обмена в уравнение (3.7) и получим величину тока обмена для заданного электролита:

Подставив найденные значения в уравнение (3.5), найдем перенапряжение катодной реакции:

Для расчета анодного перенапряжения используем уравнение Тафеля (3.8):

(3.8)

где a – коэффициент уравнения Тафеля, а=1,17

b – коэффициент уравнения Тафеля, b=0,134 [5]

3.1.3 Расчет падения напряжения в электролите

Для расчета падения напряжения в электролите воспользуемся формулой (3.9)[5]:

(3,9)

где, l – расстояние между электродами, м;

–электропроводность раствора, См/м;

Найдем расстояние между электродами по формуле (3.10): у Вас два слоя электролита –католит и анолит

(3.10)

где, – толщина катода, м;

– толщина анода, м;

L – расстояние между одноименными электродами, м

Для расчета падения напряжения в электролите необходимо найти электропроводность раствора. Найдем суммарную эквивалентную концентрацию раствора по формуле (3.11):

(3.14)

где, C – концентрация компонента, г/л

М – молярная масса, г/моль

4,42;

3,45 ;

Электропроводность растворов найдем по формуле (3.15). Для этого необходимо найти величины удельной электропроводности λ [4].

(3.15)

Для нахождения удельной электропроводности воспользуемся справочными данными (табл. 7) [4].

Таблица 7 – Справочные данные для раствора

ω, %	ρ, г/дм3	, моль/л	λ∙, См∙м2/моль
7	1045,4	0,95	206,9
10	1066,3	1,38	196,4
14,56	1098,1	2,07	180,0
19,8	1134,6	2,91	156,5
25,31	1172,99	3,84	131,40

Рисунок 3 –Зависимость удельной электропроводности от эквивалентной концентрации

Поскольку католит и анолит разделены диафрагмой необходимо рассчитать электропроводность для двух составов электролита.

Для нахождения эквивал. электропроводности католита используется уравнение линии тренда (рис. 2).

Для пересчета на заданную температуру используем формулу (3.16):

(3.16)

где, α – температурный коэффициент; ;

Для нахождения удельной электропроводности воспользуемся справочными данными (табл. 8) [4].

Таблица 8 - Справочные данные для раствора

ω, %	ρ, г/дм3	Cэкв, моль/л (18°)	λ∙, См∙м2/моль
3,73	1038,2	0,50	30,6
7,2	1078,9	1,00	25,4
13,46	1152,1	2,01	19,25
19,01	1217,1	2,99	15,07

Рисунок 4 – Зависимость удельной электропроводности от эквивалентной концентрации

Для расчета удельной электропроводности используется уравнение линии тренда (рис. 4).

Рассчитаем удельную электропроводность анолита:

Рассчитаем удельную электропроводность католита:

Пересчет на заданную температуру производим по формуле (3.16) при α(:

Рассчитаем падение напряжения в электролите по формуле (3.9):