Катод активация поверхности

Как видно из рисунка, железный анод поляризуется весьма слабо даже при относительно больших плотностях тока (500—700 мка смР-). Его можно считать практически неполяризуемым анодом. Небольшая анодная поляризация приводит к активации поверхности электрода и разблагораживанию потенциала железа. Медный катод поляризуется весьма сильно. Поэтому незначительные изменения тока сопровождаются резким изменением потенциала. [c.102]

В процессе электролиза воды в качестве материала для катода чаще всего применяют сталь. Для снижения перенапряжения выделения водорода используют методы активации поверхности катода, описанные в первой главе. В качестве анодного материала при использовании щелочных электролитов обычно применяют сталь, покрытую слоем никеля. Только в некоторых специальных случаях — при использовании щелочно-карбонатных или сульфатных электролитов — применяют для анода платинированный титан. [c.60]

Для снижения потенциала электродов применяют активацию поверхности анодного и катодного листов на катод иногда дополнительно наносят сетку для увеличения работающей поверхности электрода. С целью защиты от коррозии диафрагменные рамы также покрывают слоем никеля. Иногда применяется футеровка рам, колец каналов и соединительных штуцеров асбоцементной массой, однако при этом несколько повышается напряжение на ячейке. Кроме того, продукты разрушения футеровки загрязняют диафрагму и теплопередающие поверхности теплообменников средней камеры. Поэтому в большинстве случаев от использования футеровки отказались. [c.113]

Обработка неактивного никелевого катода шлифовкой не снимает поляризацию, обусловленную присутствием адипонитрила, но в 2 н НС1. существенно уменьшает её, т. е. делает никелевый катод более активным. В соответствии с этим увеличивается расход электричества на восстановление адипонитрила. Активация, достигаемая шлифовкой, не может быть отнесена исключительно к развитию поверхности катода, т. е. снижению плотности тока, т. к. развитие поверхности, достигаемое шлифовкой, весьма незначительно и не соответствует снижению поляризации. Большую роль в активации поверхности, по-видимому, играет деформация кристаллов поверхностного слоя металла, вызываемая шлифовкой, в результате чего увеличивается адсорбция адипонитрила и атомарного водорода на. его поверхности. [c.176]

Для снижения перенапряжения водорода были предложены различные способы так называемой активации электродов путем нанесения на их поверхность электролитически различных металлов (молибдена, вольфрама, ванадия) или сплавов. Эффект, обусловленный активацией электродов, сохраняется в течение длительного времени только при условии тщательной очистки электролита от примесей солей железа. В этом случае катоды, активированные никелевым покрытием, содержащим серу, обеспечивают снижение напряжения на ячейке на 2% в течение двух лет. [c.111]

Поверхность, покрытую раствором травителя, можно рассматривать и как многоэлектродный гальванический элемент, состоящий из большого числа соединенных между собой микроскопических электродов. Участки поверхности с наибольшим числом нарушенных связей (границы зерен-, блоков посторонних фаз, выходы дислокаций и т. п.) имеют низкую энергию активации, играют роль анодов микроэлементов и растворяются в травителе. Участки с менее на рушенной структурой, имеющие более положительный электродный потенциал (более высокую АЕд), являются катодами. Катоды не разрушаются, они лишь передают электроны анода молекулам или ионам травителя. [c.102]

Повышение катодной поляризации при адсорбции поверхностноактивных веществ происходит в результате либо резкого сокращения активной поверхности катода и обусловленного этим местного возрастания плотности тока, либо увеличения энергии активации, [c.132]

Активация металла происходит в местах выхода плоскостей скольжения на поверхность, т. е. локально (расстояние между плоскостями скольжения измеряется сотнями и тысячами ангстрем). Неактивированная поверхность, имеющая значительно большую площадь, может представлять собой весьма эффективный катод. [c.57]

При описании картины образования и уплотнения адсорбционных слоев, пассивирующих поверхность катода, полагают, что первоначально образуются отдельные островки цепочки золя, которые экранируют наиболее активные участки катода, что, с одной стороны, мешает росту кристаллов, а с другой - приводит к повышению плотности тока на открытых местах. Поляризация при этом растет. По мере увеличения концентрации золя начинается его усиленная коагуляция. Образующаяся Неподвижная коллоидная пленка становится своеобразным регулятором роста кристаллов, так как требует дополнительной энергии активации для осуществления акта разряда. [c.79]

Изучение поляризации выделения металлов на твердых и жидких катодах из неводных растворов дает ценную информацию для выяснения специфики электроосаждения данных металлов с целью получения их электролитическим путем. Поляризационные кривые, снятые при различных скоростях поляризации в большинстве случаев в потенциостатическом режиме, позволяют определить характер электродного процесса (обратимый — необратимый), его интенсивность (токи обмена, числа переноса катодного и анодного процессов, константы скорости, энергию активации), зависимость характера электродного процесса от концентрации отдельных компонентов электролита, силы тока, поверхности электрода [588, 479, 162, 419, 73, 186, 443, 640, 167, 16]. Метод поляризационных кривых позволяет также изучать кинетику отдельных стадий стадийных электродных процессов [643, 351]. [c.75]

Иногда из общего сдвига потенциала выделяют химическую поляризацию, которая определяется процессами, изменяющими химический состав поверхности электрода покрытие поверхности анода пленкой труднорастворимых окисей, образование сплавов и интерметаллических соединений на катоде и т. п. Если концентрационную поляризацию легко определить, сравнивая, например, величины сдвига потенциала при различной скорости перемешивания электролита, то разделение электрохимической и химической поляризации часто невозможно, так как одно и то же явление может быть причиной возникновения или увеличения поляризации обоих видов. Так, образование пленок окислов приводит как к закрытию части поверхности электрода, так и к повышению энергии активации отдельных стадий процесса. [c.265]

В последнее время разработаны и успешно применяются в промышленности различные способы активации электродов. Активация катода достигается в результате осаждения на его поверхности слоя никеля, содержащего серу. Такие активированные электроды работают длительное время с пониженным перенапряжением. В промышленности используются также способы повторной активации катодной поверхности без разборки электролизера. Применяется также активация катодов металлами платиновой группы. Для изготовления анодов обычно используют сталь, покрытую слоем никеля. В старых конструкциях электролизеров Фаузера в начале XX в. применяли стальные (не никелированные) аноды. Несмотря на значительную коррозию, стальные аноды при малой плотности тока (400—500 а/ж ) работали в течение нескольких лет. При интенсификации процесса электролиза и работе с плотностью тока 2500 сп/м при 70—80° С стальные электроды толщиной 3 мм полностью разрушаются за 3—4 недели. Никелированная сталь вполне устойчива в условиях анодной поляризации в щелочных растворах достаточно высокой концентрации. Перенапряжение на блестящих покрытиях выше, чем на матовых, поэтому применяется матовое никелевое покрытие толщиной не менее 80—100 мк. Такое покрытие обычно не может быть совершенно беспористым. Допускается до 15 пор на 1 дм . Отсутствие коррозии стального листа анода с пористым никелевым покрытием объясняется забивкой пор малорастворимыми в щелочном электролите продуктами коррозии железа. [c.94]

Стимуляторы наводороживания могут попадать в коррозионную среду и травильные растворы кислот либо из окружающей среды (сероводород из промышленной атмосферы или образовавшийся при разложении растительных и животных остатков), либо из окалины или из растворяющихся поверхностных слоев металла, загрязненного примесями (наиболее употребляемые сорта стали), либо в результате разложения травильных присадок (тиомочевина в кислой среде восстанавливается до НаЗ). Значительной наводороживающей способностью обладают цианистые электролиты, что объясняется стимулирующим действием адсорбирующихся на металле катода ионов См-, Адсорбция ионов СМ- приводит к резкому уменьшению активных участков поверхности железа, доступных для адсорбции атомов водорода. В результате этого энергия активации процесса возрастает, и скорость наводороживания увеличивается. Наводороживание стальных катодов возрастает с увеличением поверхностной концентрации СМ". [c.446]

Простое наложение постоянной э. д. с. от постороннего источника электрической энергии. Положительный полюс подключается к защищаемому изделию, а около его поверхности помещаются катоды сравнительно малого размера. Они размещаются в таком количестве и на таком расстоянии от защищаемой поверхности, чтобы обеспечить по возможности равномерную анодную поляризацию изделия. Этот способ применим в том случае, если Афп достаточно велик и нет опасности, при некоторой неизбежной неравномерности распределения потенциала анода, активаЦии или перепассивации, т. е. выхода за пределы Аф . [c.251]

Зарождение кристаллов. В процессе формирования катодного осадка следует различать два параллельно протекающих процесса 1) зарождение и 2) рост кристаллов. В начальный момент металл отлагается не на всей поверхности катода, а только на отдельных точках его, где энергетические условия наиболее благоприятны и требуется наименьшая активация для разряда катионов. Кристаллики осаждаемого металла зарождаются в первую очередь на углах кристаллов основного металла катода. Ток передается только через эти точки, и действительная плотность тока в этих точках гораздо больше средней плотности тока, относимой ко всей поверхности. [c.523]

Для успешного электровосстановления огромную роль играет подготовка поверхности катода. С целью создания активной поверхности медный катод перед началом работы рекомендуется предварительно оксидировать путем прокаливания в пламени горелки. Во время работы, медный электрод быстро теряет активность и его активацию оксидированием необходимо повторять перед каждой операцией. [c.81]

Многие исследователи пытались усовершенствовать теорию электровыделения металлов, привлекая представления об электронном строении их ионов. Одна из таких попыток принадлежит Лайонсу (1954). По Лайонсу, величина металлического перенапряжения зависит от характера электронных структур разряжающихся ионов и выделившегося на катоде металла. При этом перенапряжение будет особенно большим в двух случаях. Во-первых, если аквакомплексы (или иные комплексы) образованы ионами за счет электронов, находящихся на внутренних орбитах (внутриорбитальные комплексы), благодаря чему создаются наиболее прочные связи ионов в растворе. Во-вторых, если велика разница в электронных структурах иона и металла в этом случае требуется значительная энергия активации для их перестройки в процессе разряда. Разряжающиеся ионы имеют обычно иную структуру, чем ионы, присутствующие в растворе. Это обстоятельство связано с тем, что при адсорбции на электроде происходит частичная диссоциация простого гидратированного или комплексного иона. Освобождающиеся связи удерживают ион на поверхности электрода, причем до момента разряда идет дальнейшая перестройка его электронной структуры в направлении, сближающем ее со структурой иона в металле. Далее следует разряд или с полной дегидратацией иона, или [c.495]

На рис. 125 приведены три поляризационные кривые 1 — для чистого раствора сульфата олова, 2 — для раствора с добавкой а-нафтола и 3 — для раствора с добавкой а-нафтола и желатины. В чистом растворе восстановление протекает с очень небольшим сдвигом потенциала. Добавка поверхностно-активного вещества резко изменяет ход поляризационной кривой. Сначала, при малой поляризации, на участке Оа (кривая 2) зависимость Ь от —Дф имеет вид, характерный для диффузионной кинетики, с переходом к предельному току. Однако предельный ток на кривой 2 или 3 в десятки раз меньше,. чем диффузионный предельный ток, устанавливающийся в чистом растворе. Горизонтальный ход кривых 2 и 3 обусловлен не диффузионным ограничением, а высокой энергией активации проникновения ионов через адсорбционный слой к поверхности катода. В этих условиях скорость разряда ионов не зависит от потенциала (горизонтальный участок кривой). При достаточно большом сдвиге потенциала в отрицательную сторону плотность тока начинает возрастать, и зависимость к от —Дф приобретает тот же характер, что и для чистого раствора. [c.513]

Электрохимическая активация. Активацию поверхности деталей перед осаждеиие.м проводя- как нй аноде, так и иа катоде п различных составах электролитов (табл 28). [c.82]

Температура раствора хлоридов железа оказывает больщое влияние на ДТ - С увеличением температуры уменьшается адс,орбционна1Я способность железа, что повышает активацию поверхности катода. Подводимая энергия при этом в большей степени расходуется на разряд ионов железа, чем при понижении температуры раствора хлоридов железа. [c.64]

Плотности токов обмена резко уменьшаются, что приводит к снижению скорости растворения металла. При наилучшей запассивированности сдвиг потенциала от фст в область отрицательных значений максимален (участок ОР), в результате чего при наложении к происходит активация поверхности (зона ЕК8Я). Емкость двойного электрического слоя резко растет, что обусловлено увеличением фарадеевской составляющей. Так как уровень раствора гидроксиламинсульфата в сборниках изменяется, плотность катодного тока может значительно увеличиваться. Кривая заряжения стали 06ХН28МДТ при = 20 и 1к=10 А/м2 в промышленном растворе гидроксиламинсульфата имеет три пика потенциала, направленные в область положительных значений и свидетельствующие о возможности пассивации стали, однако пассивное состояние быстро нарушается, поэтому значение потенциала электрода колеблется в области активного растворения. Этим можно объяснить большую скорость коррозии в нижней части катода при периодическом снижении уровня раствора в сборниках. [c.87]

Отметим, что осаждение никеля из электролитов, содержащих роданиды, нитраты и некоторые другие примеси, позволяет активировать поверхность электродов и на длительное время значительно снижать катодное и анодное перенапрял ение в промышленных электролизерах для получения водорода и кислорода. Возможна активация поверхности катодов осаждением на ней слоя металлов платиновой группы. При этом необходимо исключить возможность загрязнения электролита соединениями л<елеза (за счет коррозии стальных деталей) и примесями, содерлощимися в питательной воде. Такой прием используют в электролизерах Зданского — Лонца. [c.44]

Введение поверхностно-активных веществ и коллоидов в электролит резко изменяет характер электрокристаллизации металла. Адсорбируясь на поверхности катода, поверхностноактивные вещества создают затруднения для проникновения разряжающих ионов металла, повышая энергию активации. Это приводит к значительному увеличению поляризации и, как следствие, к образованию мелкокристаллической структуры. Такие металлы, как олово, свинец, кадмий, которые при выделении на катоде из растворов их простых солей образуют игольчатые, не связанные между собой отдельные кристаллы, в присутствии повархностно-активных веществ образуют компактные плотные слои металла, обладающие высокими антикоррозионными защитными свойствами. В ряде случаев даже при не очень значительном увеличении поляризации поверхностно-активные вещества способствуют формированию мелкокристаллической структуры. [c.365]

Помимо принудительного понижения электродното потенциала в р езультате наложения внешнего катодното тока или действия восстановителей, причиной раств орения окисной пленки и активации пасоивного электрода может быть простое механи-чеакое повреждение пленки. В результате повреждения немедленно возникает местный гальванический элемент, составленный из обнаженного активного участка металла (анод) и окисла на соседних участках поверхности (катод). Этот элемент во многом подобен заряженному кислотному или щелочному акку- [c.405]

Особый класс полупроводниковых фотоэлементов с запирающим слоем, работающих на основе внутреннего фотоэффекта, не требует питания током от внешнего источлика, так как в них создается фото-электродвижущая сила при освещении. Фотоэлементы широко используются в автоматике, сигнализации, звуковом кино, изготовлении солнечных батарей и т.д. Цезий используется также для активации термоэлектронной эмиссии с вольфрамовых катодов электронных ламп. Если работа выхода с поверхности чистого вольфрама порядка 4,5 эв, то с поверхности вольфрама, активированного напыленной пленкой цезия, она снижается до 1,4 эв. Ток эмиссии при заданной температуре может возрасти на 10 порядков и больше. [c.274]

Кривые потенциальной энергии ионов водорода в растворе и Н-атомо1В, адсорбированных поверхностью катода, на котором происходит разряд водородных ионов, показаны на рис. 21, Величина фР представляет полное смещение уровнен энергии ионов в растворе, наступающее при возникновении отрицательного скачка потенциала на границе электрод—раствор. Соответственно этому абсолютное значение произ)ведения (1—а)фр измеряет снижение энергии активации процесса разряда Н-ионов из раствора, а офр определяет увеличение энергии активации противоположного процесса ионизации водорода. Принимая все это во внимание, для скорости разряда Н-ионов будем иметь (с учетом отрицательного знака ф-потенциала) - [c.73]

Электрохимическая гипотеза предложена Эвансом [10] и развита Г.В.Акимовым [5], Н.Д.Томашовым [9], А.В.Рябченковым [20] и др. Сущность этой гипотезы заключается в том, что анодное растворение металла локализуется у различных структурных и технологических дефектов (неметаллические включения, риски, царапины, поры и пр.) на поверхности изделия, служащих концентраторами напряжений. На месте локализованного анодного растворения возникают углубления, перерождающиеся в коррозионно-усталостные трещины. Согласно Н.Д.Томашову [9], процесс развития трещины - это непрерывный электрохимический процесс. Рост трещины рассматривается как работа гальванического элемента с малополяризуемыми электродами. Анодом является вершина трещины, в которой металл постоянно обновляется вследствие образования ювенильных поверхностей. Потенциал анода резко сдвинут в отрицательную область в результате механической активации металла в вершине трещины. Катодом служит боковая поверхность трещины с незначи- [c.13]

Сталь как материал для изготовления катодов вполне доступна, дорога и хорошо поддается обработке. Стальные катоды устойчивы условиях катодной поляризации и имеют сравнительно невысокое ренапряжение выделения водорода. Разработаны и предложены зличные методы активации металлических электродов [1—4] в частности, катодов [5—7] для снижения перенапряжения вы-ления водорода. Обычно в процессе катодной поляризации на тоде выделяется тонкий осадок губчатого железа в результате сстановления его ионов, всегда присутствующих хотя бы в не-льших количествах в электролите. Потенциал выделения водорода поверхности губчатого железа ниже, чем на гладкой стальной верхности [8]. В производственных условиях не удается снизить длительное время потенциал выделения водорода ниже потен-гала на поверхности, покрытой слоем губчатого железа. Металлы перенапряжением водорода более низким, чем на железе, или [c.33]

Если активацию катализатора интерпретировать как некоторого рода структурные изменения элементов, каталитические поверхности которых являются лишь потенциально активными, то применим дрзггой, еще не опубликованный способ активации — бомбардировка электронами свежеприготовлен ных поверхностей. Бомбардировка поверхности катализатора потоком электронов, источником которых служит накаленная металлическая полоска или нить, покрытая тонким слоем окислов щелочноземельных металлов, может привести к активации. Когда ток высокого напряжения проходит через газы, находящиеся под низким давлением, от катода отделяются электроны. Электроны, полученные таким образом, способны проникать через тонкие листы металла и могут выходить из разрядной трубки через алюминиевое окно, подобно тому как это было в первых опытах Ленарда поэтому они могут быть непосредственно направлены в приемник, в котором либо приготовляется катализатор, либо ведется каталитическая реакция. Предполагается, что достигаемая в этом случае активация соответствует механическим ударам электронов о поверхность катализатора другими словами, соответственно гипотезе Писаржевского, это приводит не только к желаемой электронной конфигурации, но также и к более высокому энергетическому уровню, превращая катализатор в активную систему. от процесс может быть назван процессом импульсной активации С. Беркман). [c.304]

Экспериментсшьно установлено два типа связи водорода с медью,никелем, платиной, железом и вольфрамом [44,45]. При г-типе связи атом водорода заряжен отрицательно и расположен над поверхностным атомом металла на расстоянии 0,25 нм при 5-типе атом водорода заряжен положительно и находится между ионами металла на глубине -V 0,05 нм. При адсорбции 5-типа водород ведет себя, подобно растворенному водороду в решетке металла. Большое влияние на проникновение водорода в металл оказывают стимуляторы или промоторы наводороживания. К основным стимуляторам относятся гидриды элементов И / , Аз, 5в, В / и и /5, 5е, Те/ групп, которые увеличивают долю внедряющегося в сталь водорода 43,46,47]. Только гидриды перечисленных элементов проявляют катализирующее действие. Слои элементных Аз, 5в, 5е и Те, которые в определенных условиях осаждаются на поверхность металла, тормозят проникновение водорода, т.е. действуют как ингибиторы наводороживания 43]. Катализирующее действие гидридов может достигаться за счет торможения рекомбинации или в результате облегчения разряда в обоих случаях растет степень заполнения поверхности адсорбированными атомами водорода. Предполагается, что промотирующие гидриды снижают энергию активации процесса Н, уменьшая силы сцепления между атомами металйа 47]. На рис. 2 показана относительная эффективность новодороживания стальных катодов под действием некоторых элементов, введенных в количестве 10 мг в 10%-ный раствор серной кислоты [46]. Как [c.17]

Экспериментальные данные в общем согласуются с предположением о том, что электролитическое восстановление в основ-Н0Л1 является реакцией атомов водорода при разряде. Оно облегчено на электродах с высоким перенапряжением, на которых атомарный водород либо выделяется с больщой энергией активации (теория замедленного разряда, стр. 243), либо сохоа-няется в большой концентрации на поверхности электрода (теория Тафеля). Часто обнаруживаются, однако, специфические каталитические эффекты. Так, при восстановлении нитратов в аммиак или нитросоединений в амины особенно эффективны губчатые медные катоды. На других электродах получаются большие выхода гидроксиламинов. Необходимо отметить, что метал-лы, наиболее эффективные при катодном восстановлении, отнюдь не являются теми металлами, которые способствуют каталитическому восстановлению органических соединений газообразным водородом. Причины этого вполне понятны. Поверхность никеля, платины или палладия может катализировать и диссоциацию и рекомбинацию водорода [c.245]

Учитывая все выше сказанное о поведении ионов СМ на железном катоде, можно дать наиболее вероятную схему механизма стимулирующего наводороживание действия этой группы. В присутствии в растворе электролита ионов СМ вследствие их сильной предпочтительной адсорбции на железном катоде резко уменьшается число активных участков поверхности железа, доступных для адсорбции атомов водорода [221]. Поэтому энергия активации рекомбинации (1.4) возрастает и скорость этой реакции соответственно замедляется. Если поддерживается постоянная плотность поляризующего тока /=сопз1, то согласно соотношению [c.64]

Изменение природы и увеличение размеров катионов, содержащих протон, приводит к изменению положения потенциальной кривой протона (протонного терма) в растворе. Изменение природы растворителя также вызывает изменение высоты минимума потенциальной кривой адатома водорода у поверхности катода (вследствие. изменения теплоты адсорбции атома Н на металле). В результате этого изменяется энергия активации процесса перехода водорода из состояния ониевого иона в растворе в состояние адатома на поверхности металла катода. Изменяется также и свободная энергия возникающего адатома Н, что отражается на соотношении между количеством атомов водорода,, претерпевающих молизацию и проникающих в металл катода. [c.341]

Повышение катодной поляризации при адсорбции поверхностно активных веществ происходит в результате либо резкого сокращения активной поверхности катода и обусловленного этим местного возрастания плотности тока, либо увеличения энергии активации, необходимой для нроникновения катионов через адсорбционный слой к поверхности катода. [c.46]

Автоэлектронная микроскопия и метод ионного проектора. Количественные сведения об элементарных процессах и энергиях активации диффузии примесных атомов или молекул, адсорбированных на поверхностях металлов, а также данные о подвижности собственных атомов кристалла, можно получить с помощью автоэлект-ронного микроскопа К В этом случае благодаря применению сильных электрических полей (величины порядка 10 ej M) происходит эмиссия электронов с острия исследуемого материала, нагреваемого в высоком вакууме и служащего катодом. Для этого используют нити из тугоплавких металлов (например, Pt, W, Fe, Мо), имеющие полусферическое острие с малым радиусом кривиз- [c.364]