Поляризация - элемент
Cтраница 4
При соединении электродов элемента проводником в цепи возникает ток, свободные электроны переходят на медную пластину, электрическое поле между цинковым электродом и электролитом ослабляется. В результате нарушается равновесие электрических и сторонних сил, и под влиянием последних ионы цинка снова переходят в раствор, а положительные ионы водорода приближаются к медной пластине, взаимодействуют с ее свободными электронами и превращаются в нейтральные молекулы водорода. Медный электрод оказывается отделенным от электролита непроводящим слоем водорода. Это явление называется поляризацией элемента. [46]
В окислительно-восстановительных процессах, связанных с растворением металлов, в электролите появляются побочные химические продукты, чаще всего водород. Его выделение будет тем большим, чем интенсивнее протекают окислительно-восстановительные процессы. В результате, кроме основных гальванических пар электродов с электролитом, создается промежуточная пара металл - водород. Этот процесс называют поляризацией элемента. Для нормальной работы элемента необходим деполяризатор, действие которого сводится к связыванию выделяющегося водорода. В качестве деполяризаторов применяются различные окислители, богатые кислородом, который может удерживать выделяющийся водород. Наиболее распространенным деполяризатором служит перекись марганца. [47]
 |
Сухой элемент. [48] |
При соединении электродов элемента проводником в цепи возникает ток, свободные электроны переходят на медную пластину, электрическое поле между цинковым электродом и электролитом ослабляется. В результате нарушается равновесие электрических и сторонних сил, и под влиянием последних ионы цинка снова переходят в раствор, а положительные ионы водорода приближаются к медной пластине, взаимодействуют с ее свободными электронами и превращаются в нейтральные молекулы водорода. Медный электрод оказывается отделенным от электролита непроводящим слоем водорода. Это явление называется поляризацией элемента. [49]
 |
Потенциомет-рическая схема. [50] |
Это не так существенно для элементов большого размера со слабо поляризуемыми электродами, но важно для элементов малых размеров и элементов с большим внутренним сопротивлением. В этом случае применяют гальванометр, позволяющий проводить измерения при протекании очень малого тока. Электронные гальванометры ( катодные вольтметры), используемые, например, при измерениях рН стеклянным электродом, имеют входное сопротивление около 1013 ом или выше, а это означает, что если потенциометр с ячейкой не скомпенсированы на 1 в, протекающий ток равен лишь 10 - 12 а. Этого тока недостаточно, чтобы вызвать поляризацию элемента. [51]
Несмотря на кажущуюся простоту, метод ЭДС представляет большие экспериментальные трудности. Величина потенциала исследуемого электрода определяется фазовым составом поверхностного слоя и последний, очевидно, должен полностью соответствовать фазовому составу в объеме электрода. Нарушение этого требования приводит к возникновению так называемых смешанных потенциалов и, следовательно, к искажению равновесных значений ЭДС. Так как диффузионные процессы и реакции взаимодействия в фазах, содержащих тугоплавкие металлы, окислы и соли, даже при сравнительно высоких температурах протекают крайне медленно, недопустимо какое бы то ни было изменение состава фаз поверхности электрода как вследствие взаимодействия электродов с окислителями и восстановителями в атмосфере прибора, так и вследствие поляризации элемента, возможной из-за его замыкания через нагретые изоляторы. Поэтому используемая, нами конструкция зажима [49], в которой помещалась гальваническая ячейка, обеспечивая надежный контакт между твердыми электродами и твердым электролитом, в то же время исключала самопроизвольное замыкание элемента через нагретые изоляторы, а равновесное состояние электродов, приготовленных из наиболее чистых препаратов, обеспечивалось длительным отжигом ( около 150 - 300 часов) при температурах, близких к рабочим, в эвакуированных кварцевых ампулах, между двойными стенками которых помещался геттер. [52]
При замыкании внешней цепи, обладающей некоторым сопротивлением, в ней возникает ток. Свободные электроны переходят на медную пластину, вследствие чего электрическое поле между цинком и электролитом становится слабее. Соединяясь со свободными электронами анода, ионы водорода превращаются в нейтральные молекулы и анод оказывается отделенным от электролита непроводящим слоем водорода. Это явление носит название поляризации элемента. Кислород деполяризатора, соединяясь с водородом, образует воду, освобождая электрод от слоя водорода. [53]
Для большинства топливных элементов ЭДС составляет 1 0 - 1 5 В. Оно возрастает при уменьшении поляризации электродов и омического сопротивления раствора электролита. Снижение поляризации топливного элемента достигается применением катализаторов, увеличением поверхности электродов, повышением температуры и концентрации ( или давления) реагентов. Для уменьшения омического сопротивления элемента применяют электролиты с высокой электрической проводимостью. Особую роль в топливных элементах играют электроды, поскольку они определяют электродную поляризацию и соответственно поляризацию элемента. Для увеличения поверхности обычно применяют пористые электроды, изготовленные из мелких порошков металла или угля. [54]
Для большинства ТЭ ЭДС составляет 1 0 - 1 5 В. Снижение поляризации ТЭ достигается применением катализаторов, увеличением поверхности электродов, повышением температуры и концентрации ( или давления) реагентов. Для уменьшения омического сопротивления элемента применяют электролиты с высокой электрической проводимостью. Осо - бую роль в топливных элементах играют электроды, поскольку они определяют электродную поляризацию и соответственно поляризацию элемента. Для увеличения поверхности обычно применяют пористые электроды, изготовленные из мелких порошков металла или угля. [55]
Страницы: 1 2 3 4