Электрохимическая поляризация гальванического покрытия электронагревательных трубок

Электрохимическая поляризация гальванического покрытия электронагревательных трубок

Изменение электродного потенциала, вызванное медленным протеканием электрохимических стадий в процессе катодной реакции, называется электрохимической поляризацией. Это изменение электродного потенциала также можно рассматривать как изменение энергии активации электродной реакции, тем самым влияющее на скорость электродной реакции.

В процессе цинкования, когда через него не проходит ток, катод в гальваническом растворе находится в равновесии, а его электродный потенциал плоский. После электризации, если предположить, что скорость электрохимических стадий бесконечно высока, даже если катодная плотность тока высока (т. е. к электроду поступает много электронов в единицу времени), ионы цинка все же могут вступать в реакцию восстановления при катода при сохранении равновесного потенциала неизменным. Это означает, что все электроны, поступающие из внешней цепи, немедленно расходуются на реакцию восстановления ионов цинка, как только они достигают поверхности электрода. Поэтому не будет накопления избыточных электронов на поверхности электрода, а заряд электрода останется таким же, как и при обесточивании. Первоначальный двойной слой не изменится, а это означает, что электродный потенциал не изменится, и электродная реакция по-прежнему будет протекать при равновесном потенциале.

Если скорость электродной реакции ограничена, т. е. реакция восстановления ионов цинка протекает за определенное время, но когда количество электричества, подводимого к электроду в единицу времени, бесконечно мало (т. е. катодный ток плотность бесконечно мала), ионы цинка еще имеют достаточно времени, чтобы соединиться с электронами на электроде, и еще нет избыточного накопления электронов на поверхности электрода, поэтому электродный потенциал остается неизменным и остается на уровне равновесного потенциала.

Однако на самом деле ни одно из этих предположений не существует. При гальванике скорость потока заряда к электроду (то есть тока) не бесконечно мала, и скорость восстановления ионов цинка на электроде также не бесконечно велика. Из-за электродной реакции любого приобретения или потери электронов всегда возникает определенное сопротивление. Поэтому после того, как внешний источник питания подаст электроны на электрод, ионы цинка не могут быть немедленно восстановлены, а электроны, переносимые внешним источником питания, не могут быть полностью израсходованы. В результате на поверхности электрода накапливается избыточное количество электронов (по сравнению с равновесным состоянием при выключенном питании), вызывая увеличение отрицательных зарядов на поверхности электрода по сравнению с тем, что было до включения питания, и электродный потенциал перемещается в отрицательном направлении и поляризует.

Аналогично, из-за того, что скорость, с которой атомы цинка на аноде отдают электроны, меньше скорости, с которой электроны текут от анода к внешнему источнику питания, происходит накопление избыточного положительного заряда (накопление ионов цинка) на анод, в результате чего потенциал анода отклоняется от равновесного потенциала и становится положительным, что приводит к электрохимической поляризации анода.

Из обсуждения процесса поляризации электрода, упомянутого выше, видно, что поляризация электрода в основном вызвана несоответствием между скоростью электродной реакции, скоростью переноса электрона и скоростью диффузии ионов. Возникновение катодной концентрационной поляризации вызвано тем, что скорость диффузии ионов меньше скорости, с которой электродная реакция потребляет ионы, в то время как катодная электрохимическая поляризация вызвана тем, что скорость переноса электронов больше, чем скорость, с которой электродная реакция потребляет электроны.

www.superbheater.com