Фарадеевский импеданс
В электрохимии фарадеевский импеданс [ 1 ] [ 2 ] — сопротивление и емкость, действующие совместно на поверхности электрода электрохимической ячейки . Ячейка может работать либо как гальванический элемент, генерирующий электрический ток , либо, наоборот, как электролитическая ячейка, использующая электрический ток для запуска химической реакции . В простейшем нетривиальном случае фарадеевский импеданс моделируется как один резистор и один конденсатор, соединенные параллельно, а не, скажем, последовательно или как линия передачи с несколькими резисторами и конденсаторами.
Механизм
[ редактировать ]Сопротивление возникает из-за преобладающих ограничений на доступность (локальную концентрацию) и подвижность ионов, движение которых между электролитом и электродом представляет собой фарадеевский ток . Емкость представляет собой емкость конденсатора, образованного электролитом и электродом, разделенных длиной дебаевского экрана и создающих емкость двойного слоя на границе раздела электролит-электрод. Когда подача ионов не удовлетворяет потребности, создаваемой потенциалом, сопротивление увеличивается, создавая эффект источника или стока постоянного тока, и тогда говорят, что ячейка поляризована на этом электроде. Степень поляризации и, следовательно, фарадеевское сопротивление можно контролировать, изменяя концентрацию ионов электролита и температуру, перемешивая электролит и т. д. Химический состав границы раздела электролит-электрод также является решающим фактором.
Электроды, выполненные в виде гладких плоских листов металла, имеют наименьшую площадь поверхности. Площадь можно увеличить, используя плетеную сетку или пористые или спеченные металлы. В этом случае фарадеевский импеданс более уместно моделировать как линию передачи, состоящую из последовательно соединенных резисторов, соединенных параллельно конденсаторами.
Диэлектрическая спектроскопия
[ редактировать ]За последние два десятилетия фарадеевский импеданс стал основой важного метода спектрального анализа, применимого к широкому спектру материалов. Этот метод зависит от емкостной составляющей фарадеевского импеданса. В то время как резистивная составляющая не зависит от частоты и может быть измерена при постоянном токе , сопротивление емкостной составляющей бесконечно при постоянном токе (нулевая проводимость ) и уменьшается обратно пропорционально частоте приложенного переменного сигнала. Изменение этой частоты при контроле фарадеевского импеданса обеспечивает метод спектрального анализа состава материалов на границе раздела электрод-электролит, в частности их электрического дипольного момента в роли диэлектрика конденсатора. Этот метод дает представление о конструкции аккумуляторов, характеристиках новых конструкций топливных элементов , биомолекулярных взаимодействиях и т. д.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 ноября 2014 г. Проверено 22 марта 2015 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ «Архивная копия» (PDF) . ocw.mit.edu . Архивировано из оригинала (PDF) 13 февраля 2015 года . Проверено 13 января 2022 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
 | Эта электрохимии статья, посвященная , незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее . |