Поляризация (электрохимия)

В электрохимии электродом поляризация — это собирательный термин для обозначения некоторых механических побочных эффектов (электрохимического процесса), в результате которых на границе раздела между и электролитом возникают изолирующие барьеры . Эти побочные эффекты влияют на механизмы реакции , а также на кинетику коррозии химическую и осаждения металлов . ^[1]^: 56В ходе реакции атакующие реагенты могут вытеснить связывающие электроны . Это электронное смещение, в свою очередь, может быть обусловлено определенными эффектами, некоторые из которых являются постоянными ( индуктивный и мезомерный эффекты ), а другие временными ( электромерный эффект ). Те эффекты, которые постоянно действуют в молекуле, известны как эффекты поляризации, а те эффекты, которые вызываются атакующим реагентом (а по мере удаления атакующего реагента электронное смещение исчезает), известны как эффекты поляризуемости.

Термин «поляризация» происходит от открытия в начале 19-го века того, что электролиз заставляет элементы электролита притягиваться к одному или другому полюсу , то есть газы поляризуются по направлению к электродам. Таким образом, первоначально поляризация по сути была описанием самого электролиза, а в контексте электрохимических ячеек использовалась для описания воздействия на электролит (который тогда назывался «поляризационной жидкостью»). Со временем, по мере изобретения новых электрохимических процессов, термин «поляризация» стал обозначать любые (потенциально нежелательные) механические побочные эффекты, возникающие на границе раздела между электролитом и электродами.

К механическим побочным эффектам относятся:

активационная поляризация: накопление газов (или других нереагентных продуктов ) на границе раздела электрод-электролит.
концентрационная поляризация: неравномерное обеднение реагентов в электролите вызывает градиенты концентрации в пограничных слоях.

Оба эффекта изолируют электрод от электролита, препятствуя реакции и переносу заряда между ними. Непосредственными последствиями этих барьеров являются:

потенциал восстановления снижается, скорость реакции замедляется и в конечном итоге прекращается.
электрический ток все чаще преобразуется в тепло, а не в желаемую электрохимическую работу.
как предсказывает закон Ома , либо электродвижущая сила уменьшается, а ток увеличивается, или наоборот.
в электрохимических элементах увеличивается скорость саморазряда.

Каждое из этих непосредственных последствий имеет множество побочных эффектов. Например, тепло влияет на кристаллическую структуру материала электрода. Это, в свою очередь, может влиять на скорость реакции и/или ускорять образование дендритов , и/или деформировать пластины, и/или вызывать температурный неуправляемый процесс .

Механические побочные эффекты могут быть желательны в некоторых электрохимических процессах, например, в некоторых типах гальванополировки и гальваники используется тот факт, что выделяющиеся газы сначала накапливаются в углублениях пластины. Эту функцию можно использовать для уменьшения тока во впадинах и подвергания гребни и края воздействию более высоких токов. Нежелательную поляризацию можно подавить энергичным перемешиванием электролита или – когда перемешивание нецелесообразно (например, в стационарной батарее) – с помощью деполяризатора .

См. также

Ссылки

^ Стерн, М.; Гири, А.Л. (1957), «Электрохимическая поляризация I. Теоретический анализ формы поляризационных кривых», Журнал Электрохимического общества , 104 (1): 56–63, doi : 10.1149/1.2428496 .

Бухвальд, Джед З., изд. (2001), «Глоссарий: поляризация» , «Исследование материалов » , «История новейшей науки и техники», Институт истории науки и техники Дибнера .

Эта электрохимии статья по незавершена . Вы можете помочь Википедии, расширив ее .

[1] Стерн, М.; Гири, А.Л. (1957), «Электрохимическая поляризация I. Теоретический анализ формы поляризационных кривых», Журнал Электрохимического общества , 104 (1): 56–63, doi : 10.1149/1.2428496 .

[1]