химический каталог




Электрохимическая энергетика

Автор Н.В.Коровин

единице. Однако в случае когда e^p достаточно велика, например есо, то о/е заметно ниже единицы.

1.3. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА

1.3.1. Скорость электрохимических реакций и поляризация электродов. Как следует из (1.44) и (1.45), одной из причин отклонения напряжения от ЭДС является поляризация. Поляризацией электродов называется изменение потенциала электрода при прохождении тока. Численно она равна разности между потенциалом электрода при прохождении тока Е1 и потенциалом электрода при разомкнутой цепи Ej = 0: 24

может проходить следующие стадии: абсорбцию водорода раствором;

диффузию водорода из объема раствора к поверхности электрода;

адсорбцию молекул водорода на электроде

Н2-2Надс, (1.55)

ионизацию адсорбированного водорода (электрохимическое окисление водорода)

Надс-е--Н+, (1.56)

отвод, ионов водорода от поверхности электрода. Если скорость одной из стадий меньше скоростей других стаДий, то такая стадия является лимитирующей или контроли25

рующей. Она определяет скорость всей реакции, так как остальные стадии вынуждены идти с такой же скоростью, что и лимитирующая. Если электродная реакция лимитируется подводом реагентов к электроду или отводом продуктов реакции от электрода, то возникающая вследствие этого поляризация называется концентрационной или диффузионной ЛЕ„. В случае замедленности химической стадии реакции возникает химическая поляризация Д?х. При замедленности процесса образования новой твердой фазы возникает кристаллизационная поляризация Д Ек. В случае, когда электродная реакция лимитируется собственно разрядом или ионизацией реагента, возникает электрохимическая поляризация Д ?эх. В общем случае поляризация электрода Д? равна сумме всех видов поляризаций:

Д Е = Д ?д + Д Ех + Д Ек + Д Езх. (1.57)|

В некоторых случаях один из видов поляризаций проявляет' ся значительно больше других видов, тогда последними прв-небрегают, что позволяет упростить анализ электрохимичесИ кой кинетики.

(1.58)

В электрохимии наряду с поляризацией используется также термин "перенапряжение". Обычно его используют для определенного вида электродной реакции, например, перенапряжение катодного выделения водорода, перенапряжение катодного выделения кислорода, перенапряжение катодного выделения металла. Так как перенапряжение относят к определенной электродной реакции, то электродный потенциал сравнивают с равновесным потенциалом этой реакции Ер:

*\n = Ei-Ev>

где ц п - перенапряжение.

Пренапряжение можно считать частным случаем поляризации (при ?/=о =?р)> поэтому в данной книге будем пользоваться в основном термином "поляризация".

1.3.2. Химическая поляризация. Во многих случаях электродные реакции включают в себя химическую стадию на поверхности электрода, которая может быть лимитирующей. Зависимость химической поляризации от плотности тока, концентрации реагентов может иметь сложный характер [22], но в 26

(1.59)

наиболее простом виде ее можно выразить уравнением A?x-±^-m(l-f

* mnF \ J.

где Jx - предельная плотность тока химической реакции,

Jx = nFvx=nFkC»; (1.60)

vx - скорость химической реакции при равновесном электродном потенциале; к - константа скорости химической реакции; С- концентрация реагирующих веществ; т - порядок химической реакции; знак "+" относится к анодной реакции; знак "-" -к катодной реакции.

(1.61)

Как видно, химическая поляризация растет с увеличением плотности тока и уменьшением предельной плотности тока. Соответственно химическая поляризация может быть уменьшена развитием поверхности электродов (1.39), увеличением концентрации реагентов и константы скорости реакции, которая зависит от температуры, природы реакции и катализатора:

к = к0 ехр (- WA/RT),

где ка - предэкспоненциальный множитель, зависящий от сложности реагирующих веществ; ка = к при WA = 0; WA - энергия активации, характеризующая энергетический барьер реакции и зависящая от природы реакции. Энергию активации можно снизить, применяя катализаторы.

Как следует из (1.59)—(1.61), химическую поляризацию можно уменьшить применением катализаторов, увеличением поверхности электродов и повышением температуры.

Ох,

1.3.3. Электрохимическая поляризация- К особенностям электрохимической реакции следует отнести влияние потенциала На энергию активации электрохимической стадии реакции и сооответственно на скорость этой реакции. Если на электроде протекает реакция

S-ne(1.62)

то плотность тока на электроде при лимитирующей электрохимической стадии

27

IT

Д E.exp

RT

J = Ja\ exp

где a + P = 1.

, (1.64)

= nFfcB С0з[ехр

JJnF ЯГ p

Как видно, скорость реакции возрастает с увеличением плотности тока обмена и поляризации. Плотность тока обмена определяется выражением

ЯП?

J0 =nFfc0KCR exp

где fc0K и кв - константы скоростей реакций окисления и восстановления; CR и C0l - концентрации восстановленной (й) и окисленной (Ох) форм вещества.

Как следует из (1.64), плотность тока обмена возрастает с увеличением концентрации реагента и константы скорости реак

страница 8
< 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
Нож поварской Twin Four Star II 200 мм
купить сковороду чугунную
где нанять адвоката
rtc крови

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
(08.12.2016)