ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Поляризация и деполяризация гальванических элементов из "Технология электрохимических производств" Устойчивость э. д. с. во время работы является одним из важнейших условий применимости гальванических элементов. Однако ни один из элементов существуюш,их типов в практической работе не удовлетворяет этому условию в полной мере. [c.26] Чем больше сила тока, отбираемого от элемента, тем сильнее и быстрее понижается его э, д. с., т. е. тем больше скорость поляризации. При некоторых условиях поляризация может быть настолько значительной, что элемент перестает подавать в цепь ток нужной силы и оказывается таким образом неработоспособным. Поэтому весьма важно для данных условий эксплоатации выбрать элемент с учетом характера его поляризации, а также учесть это явление при конструировании элементов. [c.27] Явление поляризации возникает вследствие изменений, проис- ходящих под действием тока, как на поверхности самих элек- тродов, так и в слое электролита, непосредственно прилегающем к электродам, причем может иметь место поляризация на каком-либо одном электроде или на обоих. [c.27] Как будет показано ниже, в практическом отношении наиболее важной является поляризация катода, В зависимости от при-, чин возникновения различают концентрационную поляризацию, поляризацию вследствие наличия перенапряжения для разряда ионов (главным образом вследствие газового перенапряжения) и, наконец, поляризацию вследствие пассивирования анода. [c.27] Концентрационная поляризация. На примере медно-цинкового элемента мы видели, что во время его работы цинковый анод растворяется и ионы Zn + переходят в раствор. В то же время ионы Си + покидают раствор и выделяются на катоде. В результате этого состав электролита изменяется, обогащаясь ионами Zn + вблизи анода и обедняясь ионами Сц2+ вблизи катода. Эти концентратши ионов изменяются за одно и то же время тем значительнее, чем болыпе сила отбираемого от элемента тока. [c.27] Это явление уменьп1ения э. д. с., вызываемое изменением концентрации ионов в растворе, и называется концентрационной поляризацией. [c.27] Процесс диффузии выравнивает концентрацию раствора и тем самым уменьшает концентрационную поляризацию. Однако при увеличении силы отбираемого тока диффузия все в меньшей степени обеспечивает это выравнивание, и гюэтому поляризация возрастает с увеличением силы тока. [c.27] Все факторы, способствующие выравниванию концентрации раствора, как, например, перемешивание, повыщение температуры, уменьшают концентрационную поляризацию, но не устраняют ее полностью. [c.28] Концентрационная поляризация в элементах типа медно-цинкового не имеет, однако, большого практического значения. Как видно из уравнения Нернста, изменение концентрации одновалентного иона в 10 раз изменяет потенциал электрода лишь на 0,058 в, а при двухвалентном ионе на 0,029 в. [c.28] Но в элементах другого типа, где конструкция электрода в сильной мере затрудняет процесс диффузии, концентрационная поляризация может быть весьма значительной. [c.28] Теоретически э. д. с. этого элемента, если бы он мог работать обратимо, должна составлять 0,76 в при активности ионов водорода, равной единице. [c.28] В действительности же при отборе от этого элемента даже очень слабого тока его э. д. с. быстро падает приблизительно до 0,4 в, а при отборе более сильных токов может стать равной нулю. [c.28] Столь сильная поляризация в данном случае, конечно, не может быть вызвана изменением концентрации раствора, а связана с выделением на катоде газообразного водорода. [c.28] Как известно, разряд ионов Н+ лишь на платинированной платине при малых плотностях тока происходит при потенциалах, близких к равновесному. На других же материалах разряд происходит при потенциалах, значительно более отрицательных. Разность между равновесным и наблюдаемым потенциалом разряда иона называется перенапряжением. Величина перенапряжения зависит от многих причин и в первую очередь от качества материала электрода, состояния его поверхности,, плотности тока, температуры и пр. [c.28] В табл. 5 приведены значения перенапряжения водорода в 2 н. растворе серной кислоты при 25° на разных материалах при соответствующих плотностях тока. [c.28] Как видно из данных табл. 5, перенапряжение водорода на всех материалах за исключением платинированной платины весьма значительно. [c.28] Но вследствие перенапряжения водорода потенциал катода становится более отрицательным, чем равновесный, на величину перенапряжения. [c.29] Поэтому, если при плотности отбираемого тока в 5 ма1см перенапряжение водорода на медном электроде равно 0,548 в, то потенциал катода по отношению к равновесному будет —0,548 в и э. д. с. элемента во время его работы упадет до —0,76—(—0,548) =—0,212 в. [c.29] С угольным или графитовым катодом при той же плотности тока э. д. с. практически упадет до нуля. [c.29] Газовая поляризация может быть несколько уменьшена повышением температуры и развитием поверхности электрода, но это не может иметь практического значения при конструировании и эксплоатации элементов, и поляризация этого вида остается одним из самых вредных явлений. [c.29] Вернуться к основной статье