химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

резки времени после включения электрода или изменения тока). Электроды второй группы работают в нестационарном режиме. В процессе реакции изменяется их состав и структура.

По фазовому составу реагирующих веществ электроды можно подразделить на жидкостные [6], жидкостно-газовые [49], газо-жидкостные [5], гидрофобизированные с жидкими реагентами и др.

1-5.3. Макрокинетика процессов в пористых электродах. Кинетика электрохимических реакций в пористых электродах

39

осложнена процессами переноса вещества и заряда в порах. Она получила название макрокинетики процессов в пористых электродах в отличие от электрохимической кинетики на гладких электродах, называемой микрокинетикой. Если бы электрохимическая реакция протекала по всей площади поверхности пористого электродаS с одинаковой скоростью, т.е. описывалась бы уравнением микрокинетики для гладкого электрода, то на пористом электроде можно было бы получить максимальный ток

(1.78)

и соответственно максимальную габаритную плотность тока

^max"JS/Sr=JSvl, (1-79)

где J - плотность тока, которую можно получить на гладком электроде той же природы, что и пористый, при тех же потенциалах и концентрациях реагентов; JT - плотность тока, отнесенная к площади внешней (габаритной) поверхности Sr пористого электрода;\ - толщина пористого электрода.

Однако внутренняя поверхность пористого электрода не равнодоступна для реакции, потенциал и концентрация реагентов являются функциями координат точек внутри электрода. Поэтому в реальных пористых электродах обычно габаритная плотность тока Jr ниже максимальной Jr тах.

Макрокинетика процессов в пористых электродах описывает распределение потенциала и концентраций реагентов, а соответственно, и скорости реакции по объему электрода, зависимость габаритной плотности тока от различных факторов (поляризации, пористости, структуры электрода, концентрации реагентов и др.), предсказывает оптимальную структуру электрода. Уравнения макрокинетики имеют очень сложный характер [5,6,49], рассмотрение их выходит за пределы настоящей книги. Остановимся лишь на некоторых исходных положениях и выводах.

1.5.4. Жидкостные пористые электроды. К наиболее простым пористым электродам относятся жидкостные, состоящие из пористой матрицы и жидкой фазы.

Для описания потока вещества и заряда в пористом электроде вводятся эффективные величины Си о. Эффективный коэффициент диффузии D характеризует диффузию вещества в

40

(1.80)

жидкой фазе пористого тела. Вследствие того, что жидкость занимает лишь часть объема электрода, равную ё> „ находится в порах сложной конфигурации (извилистых порах), D < D На основании экспериментальных данных выведена эмпирическая формула [5, 6]

D = Dgm,

где m = 1,8 + 3,5.

Соответственно связь между эффективной (о) и истинной (о) удельной электрической проводимостью электролита описы-вается уравнением

(1.81)

(1.82)

Отношение эффективных коэффициентов переноса в порах к коэффициентам переноса в объеме раствора (расплава) получило название коэффициент ослабления переноса", еl = D/D = о/о.

В целом система уравнений макрокинетики пористого электрода очень сложна. Аналитическое ее решение возможно ли шь_ в рамках определенных моделей и частных случаев. Обычно пористую среду считают псевдогомогенной, что позволяет рассматривать задачу одномерной и учитывать распределение потенциала, концентрации и процесса лишь по глубине электрода. Кроме того, матрица принимается эквипотенциальной. Это позволяет существенно упростить задачу.

Приведем некоторые общие выводы, полученные при решении уравнений, описывающих макрокинетику электродных процессов.

(1.83)

Распределение процесса по глубине электрода определяется в первую очередь значениями коэффициентов переноса kn ( D или о) и констант скоростей электрохимических реакций кзх. Для характеристики распределения процесса по глубине введено понятие характерной длины процесса L, равной глубине электрода, на которой плотность тока уменьшается в е раз:

(.kn/k3XSv)M.

Например, в случае, когда процесс лимитируется диффузи-нным переносом вещества в порах, характерная длина диффу41

(1.84)

эионного процесса La равна La-(nFD/Svk3x)V2,

гдек}х=/(Д?).

Если процесс лимитируется переносом заряда в порах, то характерная длина процесса L0ll равна

LOM = (RTo/nFJ0Sv)in. (1.85)

(1.86)

Существенной характеристикой процесса в электроде является отношение толщины электрода к характерной длине процесса,

? = 1/L.

С помощью параметра V можно оценить равномерность распределения процесса в электроде. Если V «С 1, то электрод работает равномерно. Например, при V < 0,2 можно считать, что электрод для процесса равнодоступен и скорость электрохимической реакции на нем определяется уравнением (1.79). В этом случае пористый электрод работает как гладкий электрод, у которого плотность тока возрастает в / SV раз. Работа в режиме равнодоступности обеспечивает наиболее эффективное использование катализатора. "

Если V > 1, то электрод работает неравномерно. Например,

страница 13
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86

Скачать книгу "Электрохимическая энергетика" (2.11Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
классы автомобилей такси
стеллажи для дома открытые
вывески магазинов
наклейка логотипа эпл на телефон

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(28.03.2017)