Катод и катодные материалы

Можно объяснить наблюдаемые явления, если допустить, что под действием разности потенциалов нейтральные частицы газа диссоциируют на заряженные частицы одни из них положительные, другие отрицательные,— газ ионизируется. Под действием электрического поля заряженные частицы движутся ускоренно к катоду и аноду соответственно, приобретая значительную кинетическую энергию. Энергия, в форме световой, выделяется при столкновении двух частиц противоположных знаков тогда давление газа должно быть достаточным для осуш ествления большого числа столкновений. Когда давление газа достигает 10 мм рт. ст., среднее расстояние между частицами велико вероятность столкновений заметно уменьшается. Положительные частицы свободно движутся в электрическом поле. Они имеют относительно большую массу и обладают высокой кинетической энергией. При бомбардировке ими катода атомы материала катода испускают лучи. Эти катодные лучи состоят из отрицательных частиц, аналогичные частицы возникают при ионизации газа и вливаются в пучок катодных лучей. Катодное излучение было подробно изучено Круксом и Перреном Е 1895 г. Оно обладает, в частности, следующими свойствами [c.8]

Помимо материала катода, величина перенапряжения кислорода зависит от состава и температуры электролита и от плотности тока. Графически зависимость 1—ф характеризуется кривой ф —5С, представленной на рис. 109. В отличие от водородного перенапряжения кривая перенапряжения катодной ионизации кислорода характеризует скорость протекания катодного процесса в зависимости от приложенного потенциала лишь при относительно низких плотностях тока. С дальнейшим повышением плотности тока все больше затрудняется доставка кислорода к катоду. Катодная поляризация в этом случае будет слагаться из кислородного перенапряжения и концентрационной поляризации (кривая Фо —Р8 на рис. 109) [c.459]

Графит может применяться также и в качестве катодного материала. Это целесообразно при биполярном включении электродов. Для снижения напряжения выделения водорода на графите предложено покрывать его слоем хрома иди молибдена. Перенапряжение выделения водорода на таких электродах близко к его значению для соответствующих металлических катодов [66]. [c.381]

Выбор катодного материала зависит от материала применяемых анодов. При использовании платиновых анодов наиболее удобны стальные катоды для предотвращения катодного восстановления хлоратов применяют добавки солей хрома. Для анодов из РЬОа добавление хроматов недопустимо и рекомендуются катоды из нержавеющей стали. Материалом для изготовления корпуса может служить тот материал, что и для катодов корпус электролизера должен быть катодно поляризован. Части корпуса электролизера, не защищенные катодной поляризацией, должны быть гуммированы или футерованы. Для отвода тепла и поддержания низкой температуры электролизеры обычно снабжаются холодильниками. В последних конструкциях электролизеров с биполярным включением электродов предложено регулировать температуру путем интенсивной циркуляции электролита через наружный теплообменник. [c.445]

В ряде случаев для предотвращения коррозии катодов или изменения их поверхности вследствие воздействия электролита во время перерывов прохождения тока применяют стойкие в этих условиях материалы. Так, в качестве катодного материала используют графит в процессах электролиза соляной кислоты с целью получения хлора, а также в производстве хлорной кислоты. Однако графит имеет ряд недостатков по сравнению с металлическими материалами. [c.237]

Содержание водорода в титане, железе и других металлах при катодной поляризации зависит от ряда факторов и, в частности, от металла катода, длительности поляризации, плотности тока, температуры, при которой проводится процесс электролиза, состава электролита, присутствующих в электролите добавок, ингибирующих процесс наводороживания катодного материала. Так, содержание водорода в титане и железе при электролизе щелочных растворов ниже, чем при электролизе кислых в аналогичных усло- [c.250]

Недостатком титана, как катодного материала, является его сильное наводороживание в процессе электролиза. На наружной поверхности катода происходит образование наводороженного слоя, возникают внутренние напряжения в металле катода, трещины, возможно коробление титанового катода. При конструировании электролизеров с титановыми катодами это необходимо учитывать, чтобы обеспечить устойчивую работу электролизера. [c.260]

Константа а в уравнении Тафеля (4.22) зависит от материала катода или материала инородных катодных включений в составе сплавов и численно определяется как величина перенапряжения при плотности тока, равной 1 А/см . Наиболее высокое перенапряжение наблюдается на свинце, ртути, кадмии, цинке. [c.89]

Ртуть занимает особое место в качестве катодного материала. Она требует другой аппаратуры и другой техники работы. Кроме того, процесс электролиза на ртутном катоде сопровождается интенсивным выделением пузырьков газов и нагреванием раствора. [c.68]

В холодном катоде термиче ское испарение исключено и поступление вещества в область разряда происходит только в результате катодного, распыления материала катода или веществ а, нанесенного на внутреннюю поверхность полости катода. Катодное распыление зависит от работы выхода электрона распыляемого материала и определяется числом бомбардирующих катод ионов и их энергией оно растет с увеличением массы ионов рабочего газа и плотности тока [517]. Природа химического соединения элемента, внесенного в ПК, также сильно сказывается на процессе его распыления и поступления в разряд [1112]. [c.177]

Большое значение при рассмотрении равновесных методов имеет механизм переведения вещества в парообразное состояние. Для пламени это — механическое распыление вещества (стадией термического испарения аэрозоля в случае высокотемпературных пламен можно пренебречь), в полом катоде — катодное распыление, в печи Кинга — термическое испарение. Наиболее совершенным является механический способ распыления с последующим полным испарением аэрозоля, ибо он не зависит от индивидуальных свойств того или иного элемента и потому обеспечивает полное соответствие состава паров и исходной пробы. Процесс катодного распыления в сильной степени определяется свойствами распыляемого материала. Поэтому в этом случае имеет место неравномерное введение различных элементов в поглощающую ячейку. В еще большей степени проявляется неравномерность введения и фракционирование при термическом испарении веществ в печи Кинга. Упругость паров различных элементов, а поэтому и скорости их испарения могут отличаться на несколько порядков. Поэтому ни о каком соответствии состава паров и пробы при термическом испарении в равновесных условиях не может быть и речи. [c.181]

Большинство исследований по приготовлению пленок тугоплавких соединений было выполнено методом тлеющего разряда на постоянном токе (катодное распыление), в котором разряд между катодом и анодом поддерживается в газовой атмосфере, состоящей из аргона и газа, содержащего углерод или азот. Ионы газа ускоряются к катоду, где они выбивают или распыляют на некоторое расстояние частицы материала катода. Распыленный материал осаждается на соответствующим образом расположенную под- [c.26]

Графит широко используется в электрохимических производствах в качестве катодного материала. Он обладает довольно высоким перенапряжением водорода, значение которого зависит от состава исходной шихты и степени графитации., Чем больше степень.графитации, тем упорядоченнее структура, выше электропроводность графита и перенапряжение водорода. На электрохимические характеристики оказывает сильное влияние пористость графита. При низких, плотностях тока в катодном процессе участвует вся поверхность электрода с учетом внутренней поверхности пор. Потенциал катода. в этом слу- [c.19]

В качестве катодного материала для хлоратных электролизеров изучен титан [67—69]. Найдено, что потенциал выделения водорода на титане на 0,3В отрицательнее, чем на катоде нз стали ст. 3 [68]. Однако на катоде из титана восстановление в присутствии значительного количества пассивирующих анионов даже в отсутствие хроматов колеблется в пределах 3,4—7% [67]. Титановые катоды более коррозионно-стойки, чем стальные это позволяет вести электросинтез хлората при более высоких (80—90° С) температурах [68]. [c.88]

Изменяя потенциал катода путем подбора соответствующего катодного материала, плотности тока, температуры, pH электролита и т. п., можно в значительной мере влиять на процесс восстановления и получать различные продукты реакции. Например, при восстановлении нитробензола в кислой среде можно последовательно получать продукты различной степени восстановления нитрозобензол - фенилгидроксиламин - анилин. [c.250]

Во всех промышленных электролизерах в качестве катодного материала используется графит. Могут быть применены также обычные катодные материалы (сталь, медь, серебро), однако при этом затрудняется защита катода от коррозии, особенно если приходится на некоторое время прерывать процесс электролиза НС1. [c.272]

Специальными экспериментами установлено, что атомы элементов-примесей, поступающие из катода-испарителя, прежде чем покинуть разрядную область катода-возбудителя осаждаются на его стенках. Поступление вещества со стенок горячего катода-возбудителя осуществляется благодаря термическому испарению, а в охлаждаемом катоде — катодному распылению. В последнем случае интенсивность спектральных линий конденсата примесей уменьшается во времени по экспоненциальному закону. Показатель этой экспоненты пропорционален удельной скорости катодного распыления — величине, не зависящей от массы конденсата и определяемой природой распыляемого элемента и режимом разряда. Удельная скорость катодного распыления элементов-примесей линейно зависит от величины разрядного тока, уменьщается с ростом давления и не зависит от материала катода (с этой точки зрения, исследованы железный, титановый и алюминиевый катоды). [c.145]

В качестве катодов принципиально можно использовать любые материалы, обладающие достаточной электропроводностью. Одним из главных показателей, характеризующих электрохимическую активность катодного материала, является перенапряжение водорода. По величине перенапряжения водорода большинство электродных материалов можно разделить на две группы обладающие низким (металлы первой группы) и высоким (металлы второй группы) перенапряжением водорода. [c.83]

Материал катода. Карбонильные соединения алифатического ряда восстанавливаются преимущественно на металлах с высоким перенапряжением водорода. Наиболее часто в качестве катодного материала используют свинец и его сплавы, ртуть, амальгамы щелочных металлов, цинк, кадмий, олово и графит. Природа материала катода оказывает решающее влияние на характер восстановительного процесса. [c.211]

Все эти примеры показывают, что кристаллическая структура катодного материала—очень важный фактор, определяющий восстановительную активность катода. [c.31]

Б области катодного материала ведутся работы по применению каталитически активного и деполяризуемого катода с целью снижения перенапряжения выделения водорода. [c.10]

Электролитическое окисление может протекать успешно лишь в том случае, если продукты окисления не подвергаются катодному восстановлению. Этого можно избежать, применяя диафрагмы, отделяющие анод от катода, или изготовляя катод из материала с низким перенапряжением для выделения водорода, или же прибавляя к электролиту вещества, например, хлористый кальций, хромовокислый калий, которые создают на катоде защитные пленки, препятствующие катодному восстановлению. [c.102]

Материал катода. В препаративных синтезах для осуществления катодного отщепления галогена выбор материала катода определяется целями эксперимента. В тех случаях, когда необходимо полное удаление всех имеющихся атомов галогена, применяют катодный материал, обладающий наиболее высоким перенапряжением водорода, — чаще всего свинец [16], кадмий или ртуть [14, 17—19]. [c.237]

Таким образом, перенапряжение ионизации кислорода зависит от плотности тока, материала катода и температуры электролита. Графически эта зависимость характеризуется кривой Фобе, представленной на рис. 119. С повыщением плотности тока все в большей степени проявляются затруднения с доставкой кислорода к катоду, что приводит к дополнительной поляризации катода. Катодная поляризация в этом случае будет слагаться из кислородного перенапряжения и концентрационной поляризации (кривая фд Р8 на рис. 119) [c.302]

Части катода, не участауюише или мало участвующие в электролизе, защищают либо лаком, либо покрытием стойким материалом, например эбонитом. Очень важно запдатить катод на границе раздела воздух — электролит, где он подвергается одновременному воздействию обеих фаз. Особенно пригодным оказалось в этом случае покрытие никелем. Предлагались в качестве катодного материала также хромо-никелевые стали, например V2A. В качестве анодного материала, вследствие необходимости применения высоких плогностей toKa, пригодна только платина. Из соображений экономии этого ценного металла стремятся по возможности уменьшить вес анода, — поэтому часто употребляют сетчатые электроды, [c.391]

Восстановление фталевой кислоты в кислых растворах (например, в 5 %-й водной серной кислоте) дает с хорошим выходом 1,2-дигидрофталевую кислоту [16—21] транс- и изомеры образуются в соотношении приблизительно 6 1 [21]. Для проведения таких электролизов ранее широко использовали свинцовые катоды, но в процессе восстановления на ннх образуется пористый слои органического осадка [22], и поэтому це--1есообраЗнее использовать в качестве катодного материала ртуть [23]. Гидратация является далеко не единственным способом защиты альдегидной группы от дальнейшего восстановления. В частности, альдегид непосредственно в момент образования может быть переведен в боратный комплекс гидрата [24—27] или в комплекс с гидросульфитом [28, 29]. В тех случаях, когда в реакционной смеси присутствуют катионы натрия, возникает возможность непрямого восстановления, например амальгамой натрия. Имеются убедительные доказательства, что при восстановлении салициловой кислоты промежуточными продуктами являются боратные комплексы, иапример (2). Соль (2) была выделена и охарактеризована (27] в присутствии доноров протонов она подвергается четырехэлектронному восстановлению. Возможный механизм этого процесса может быть описан уравнением (11.4). [c.373]

Для большинства электрохимических процессов в качестве катодного материала может использоваться обычная сталь, которая в условиях катодной поляризации достаточно стойка во многих применяемых электролитах. При использовании сильно кислых агрессивных электролитов, например при электролизе соляной кислоты, получении надсерной кислоты, применяют графитовые катоды, не бояш,иеся перерывов в катодной поляризации. [c.14]

Предложено много способов снижения величины перенапряжения выделения водорода в результате подбора материала катода или покрытия стального катода слоем материала с более низким пере-.напряжением [25—31]. Однако, опробуя эти предложения в произ-водствениых условиях, часто не удается добиться снижения катодного потенциала и напряжения на стальных катодах электролизера, полученных в лабораторных условиях. [c.241]

В концентрированной серной кислоте в качестве материала катода используют также кремнистый чугун — ферросилид С-15 [11]. Испытания в течение 500 ч при поляризации катодным током плотностью I—100 А/м показали высокую коррозионную устойчивость такого катода. В серной кислоте находят применение катоды из молибдена [12], стали ЭИ-943 [13, 14], свинца [15], тантала [16] сплавы Т1 — Р1, Т] — Та, Т1 — ЫЬ можно использовать в качестве катодного материала в различных агрессивных средах [17]. В аммиачных растворах используют аустепитную хромоникелевую сталь [18], сплав хастеллой [19], в щелочной среде — никель [20], углеродистую сталь [21]. [c.72]

Термический синтез и измерение электрической проводимости иод-поли-мерного катодного материала проводили по методике [5]. Макеты иодно-литиевых гальванических элементов собирали в боксе 8БП1-ОС с изолированной аргоновой атмосферой корпус макета и шайба для завальцовки корпуса выполнены Из автоматной стали, токоствод с катода площадью 1 см выполнен из никеля. Разрядные характеристики изготовленных макетов сии- мали в режиме ускоренного разряда температура (323 1) К (воздушный термостат), электрическое сопротивление нагрузки R нагр= 22 кОм. На основании кривых li—т (напряжение — время разряда) рассчитывали значения удельного электрического заряда элемента, Кл/г катодного материала (до конечного напряжения 1,05 В, что соответствует мощности 50 мкВт), а также коэффициента использования иода (отношение опытного заряда к теоретическому) [c.81]

Низкое перенапряжение водорода имеют благородные металлы— платина, палладий, иридий, рутений, родий, осмий,. золото. В качестве катодного материала преимущественно используется платина, имеющая самое низкое перенапряжение водорода. Жатоды из платины применяются для электрохимического восстановления определенных классов органичес ких соединений и в тех случаях, когда целевой процесс идет на аноде, а дотен циал. катода должен быть минимальным. По экономическим соображениям платиновые металлы в электрохимических производствах применяются ограниченно, хотя разработано много способов сокращения их расхода. Применяются катоды, изготовленные из стали, никеля, кобальта, титана, покрытые тонким слоем платины или сплавов ее с другими благородными металлами. [c.19]

Стальной катод подвергается заметной коррозии при остановках электролизера и проведении работ по его перемонтажу. При частых остановках возможны металлизация диафрагмы и ухудшение работы электролизера из-за коррозии катода и последующего восстановления образующихся при этом продуктов коррозии. Коррозия катода особенно заметна при применении стальных сетчатых катодов. После 3—5 лет работы диаметр проволок сетки заметно уменьшается вследствие коррозии, что вызывает необходимость замены катодной сетки новой. В связи с этим обстоятельством, а также со стремлением улучшить распределение тока на поверхности катода без значительных потерь на преодоление его омического сопротивления в электролизерах некоторых конструкций в качестве катодного материала применяют медь. Так, в электролизерах типа Харгривса—Берда в качестве катодного материала применялась медная сетка из проволоки диаметром 2,5 мм. Дополнительным обстоятельством, исходя из которого конструктор использовал медь в качестве катода, явилась карбонизация электролитической щелочи, применявшаяся в электролизере этого типа. В среде Oj стальной катод подвергался бы коррозии в значительно большей степени, чем медный. [c.141]

В качестве анодного материала в промышленности применяется никель или никелированное железо, дающие сравнительно малые перенапряжения для выделения кислорода, а в качестве катодного материала — железо или сталь, имеющие незначительное перенапряжение для выделения водорода. В некоторых случаях для увеличения коррозийной устойчивости катоды тоже никелируются. [c.176]

Идея использования таких элементов и применения графита в качестве катодного материала не нова. В литературе, особенно патентной, имеется целый ряд указаний на целесообразность их применения. Так, Кастнер предложил способ восстановления нитросоединений, в котором амальгама служит анодом, а катодом — железный электрод. Связь между анодом и катодом обеспечивается реостатом, регулирующим скорость реакции [24]. Внешнезамкнутый элемент амальгама натрия — графит для восстановления ацетона с целью получения пинакона был запатентован в ФРГ в 1949 г. [25]. Имеются патенты по короткозамкнутым элементам. В частности, для того же ацетона запатентовано предложение использовать в качестве насадки целый ряд металлов и графит [25]. [c.188]

Многими авторами предлагались насадки из различных материалов. Из них, по-видимому, наиболее перспективной насадкой является графит. Целесообразность применения именно графитовых насадок обусловливается специфическими условиями работы разлагателей. Потенциал амальгамы натрия близок к —1,8 в. Поставленные опыты показали, что по высоте насадки ток резко падает. При прохождении больших токов омические потери даже при самых минимальных расстояниях катода от амальгамы достигают несколько десятых долей вольта. Следовательно, в случае короткозамкнутого и внешнезамкнутого элементов потенциалы катодного материала будут менее отрицательны, чем стационарный потенциал амальгамы натрия, т. е. менее отрицательны, чем —1,8 в. Поэтому, чтобы иметь возможность проводить процесс при больших скоростях, можно, не увеличивая кажущейся поверхности метода, увеличивать его истинную поверхность, т. е. применять пористые насадки. На возможность интенсификации процессов при одних и тех же потенциалах таким образом было обращено внимание в работах Стендера и Ксен-жека [27, 28]. Можно, конечно, применять и металлокерамические электроды, но применение графита более целесообразно по экономическим соображениям. Кроме того, графит обладает большой адсорбционной способностью, что может оказывать влияние на направление процесса восстановления, в частности, на образование гидродимеров. Так как графитовые электроды обладают вполне определенными электро [c.188]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология