Ряд напряжений и характеристики электрохимических процессов

Важной характеристикой электрохимического процесса является напряжение, которое вместе с выходом по току определяет расход электроэнергии при электролизе [c.11]

Ряд напряжений и характеристики электрохимических процессов [c.118]

Стандартные электродные потенциалы являются, таким образом, важными характеристиками электрохимических процессов, включая гальванические, коррозионные и т. п. Располагая элементы в порядке понижения значения электродного потенциала Е° в вольтах, получаем ряд, в котором происходит увеличение окислительной и уменьшение восстановительной способности элементов. Этот ряд напряжений (табл. 21) указывает, что элементы с большим значением потенциала ведут себя как восстановители по отношению к элементам с более низкими потенциалами. [c.120]

Значение поляризационных явлений при практическом использовании неравновесных электрохимических систем очень велико. Потенциалы поляризованных электродов определяют напряжение на электролизере и на клеммах химического источника тока, а следовательно, и энергетические характеристики электрохимических систем. При выборе оптимальных условий проведения электрохимических реакций необходимо учитывать природу и величину перенапряжения, поскольку они определяют многие характеристики процесса, например структуру катодных металлических осадков, переход в продукт [c.499]

Вольтамперометрия (полярография) с линейной разверткой потенциала — метод анализа, при котором микроэлектрод поляризуется напряжением, изменяющимся с большой скоростью (до 100 В/с) по определенному закону, и вольтамперная кривая регистрируется электронно-лучевой трубкой (осциллографом). Значительно большие, чем в классическом методе скорости изменения поляризующего напряжения приводят к изменению формы вольтамперной кривой вместо плавной волны наблюдается кривая с четко выраженным максимумом — пиком. Причина этого в том, что при увеличении накладываемого напряжения скорость диффузии деполяризатора в приэлектродный слой становится меньше скорости электрохимического процесса — приэлектродный слой истощается, ток уменьшается (рис. 2.20). Потенциал пика служит качественной характеристикой деполяризатора, ток пика (высота пика) —количественной, зависящей также от скорости изменения поляризующего напряжения v [c.143]

При электролизе количественной характеристикой электрохимической реакции является сила тока, протекающего в цепи. Для окисления слабого восстановителя необходимо создать на аноде большое напряжение, а следовательно большую силу тока, и наоборот. Поэтому электродные процессы характеризуют поляризационными кривыми сила тока — напряжение (рис. 12.2 и 12.3). Их получают экспериментально задают разные значения потенциала рабочего электрода и регистрируют силу тока в цепи откладывают значения потенциала на оси абсцисс таким образом, чтобы положительные значения находились слева, а отрицательные — справа значения силы тока откладывают на оси ординат так, чтобы катодный [c.206]

Вяд напряжений составляется на основе термоди-намических характеристик электрохимических реакций. Поэтому он позволяет судить о принципиальной возможности этих процессов. Реальное их осуществление определяется кинетическими факторами. Даже в термодинамическом плане место каждого металла в ряду напряжений довольно условно в связи с зависимостью электродных потенциалов от состава раствора, температуры, давления и т. п. Большое значение имеет состояние поверхности электрода, в особенности наличие на ней оксидной защитной пленки. [c.255]

При приложении к электродам постоянного напряжения V на границе металл-электролит образуется двойной электрический слой, в пределах которого протекают основные электрохимические процессы. Данный слой рассматривают как плоский конденсатор, обкладками которого являются поверхность электрода и слой ионов, расположенных вблизи поверхности электрода и имеющих противоположный знак заряда. По мере прохождения тока одного направления ионы, соприкасаясь с электродами, разряжаются и выделяются на них в виде атомов. Это приводит к постоянному уменьшению силы тока через раствор, что рассматривается как заряд конденсатора, образованного двойными электрическими слоями. Описанное негативное явление называют поляризацией электродов. Оно приводит к нелинейности вольт-амперной характеристики ячейки (рис. 6.6, б). [c.514]

При исследовании характеристик электрохимической ячейки ее необходимо рассматривать как единую динамическую систему совместно с источником питания. Причем, если при обработке с постоянным напряжением на электродах достаточно ограничиться уравнениями источника в алгебраической форме, то при исследовании процессов в ячейке при подаче на электроды импульсного напряжения необходимо учитывать переходные процессы в источнике, т. е. использовать уравнения в дифференциальной форме. [c.118]

Изменение электрохимических характеристик металлов при приложении механических напряжений вызывает изменение скорости коррозии. Установлено, что на скорость коррозии металлов и сплавов в напряженном состоянии оказывают влияние уровень механических напряжений, характер катодного процесса, природа анионов. [c.83]

Структурная схема производства хлора и каустической соды приведена на рис. 1-1. Особое место в структуре производства занимает цех электролиза. Работа этого цеха определяет важнейшие технико-экономические показатели всего производства по выпуску готовых продуктов, так как здесь сосредоточены основные процессы и оборудование. Затраты на выпуск продуктов в цехе электролиза составляют 40—65% от общих затрат всего производства. В электролизерах под воздействием постоянного электрического тока происходят электрохимические процессы, приводящие к образованию хлора, водорода и электролитической щелочи. Для питания электролизеров постоянным током цех имеет агрегаты преобразователей переменного тока в постоянный. Преобразователи должны иметь характеристики, допускающие значительные токовые нагрузки на выходе (в зависимости от типов электролизеров токовая нагрузка может составлять от 25 до 150 кА и более при выходном напряжении 450—900 В). [c.9]

Роль поляризационных явлений при осуществлении электрохимических процессов значительна. Величина и вид перенапряжения определяют многие характеристики процессов, например, структуру металлических катодных осадков, скорость коррозии металлов и др. Напряжение на клеммах электролизеров и химических источников электрического тока, а следовательно и энергетические характеристики этих систем, определяются значениями потенциалов поляризованных электродов. [c.310]

Таким образом, ни данные по влиянию напряжений на скорость общей коррозии, ни данные по влиянию напряжений на электрохимические характеристики металла не могут внести достаточной ясности в механизм действия напряжений в процессе возникновения и развития коррозионных трещин. [c.63]

Известно, что воздействие сероводорода проявляется тем сильнее, чем выше прочностные характеристики металла — твердость, пределы текучести и прочности. Механические напряжения играют большую роль в процессе коррозионного растрескивания, стимулируя локальное электрохимическое растворение металла, и, как следствие, зарождение и развитие трещин. Степень коррозионного воздействия зависит от соотношения величины приложенных напряжений к пределу текучести. [c.14]

Если через электрохимическую цепь протекает ток, то напряжение на концах цепи не равно ее э. д. с. В электрохимии о скорости электрохимических реакций на границе фаз металл —раствор судят по потенциалу электрода. Поляризация любого электрода представляет собой изменение гальвани-потенциала ф, вызванное прохождением электрического тока. Затрачиваемый при этом электрический ток делится на фарадеевский (образование продуктов электрохимической реакции) и ток заряжания (образование двойного электрического слоя). Если плотность заряда двойного слоя не изменяется во времени, то величина тока, проходящего через электрохимическую цепь, определяет собой скорость фарадеевских процессов на электродах. Соотношение между заданной плотностью тока 1=1/8 и величиной Дф=ф — фр называют поляризационной характеристикой процесса. [c.54]

Общая характеристика металлов. Положение металлов в периодической системе. Физические свойства металлов. Химические свойства металлов. Металлы и сплавы в технике. Основные способы получения металлов. Электрохимический ряд напряжений металлов. Коррозия металлов. Методы защиты от коррозии. Электролиз расплавов и водных растворов солей. Процессы, протекающие у катода и анода. [c.8]

При проведении испытаний на машинах появляется возможность оценить влияние величины приложенных напряжений на склонность материала к растрескиванию, проследить за развитием деформации образца во времени, а также снимать электрохимические характеристики металла (потенциал, поляризуемость) под напряжением в процессе испытания и в момент разрыва образца. [c.298]

Моделирование открывает широкие возможности для исследования электрохимической ячейки. При моделировании могут быть проведены исследования 1) переходных процессов при неподвижных электродах и включении источника питания 2) переходных процессов при ступенчатом или произвольном характерах изменения скоростей подач 3) статических характеристик ячейки при различных значениях ее конструктивных и технологических параметров 4) влияния различных возмущающих воздействий на величину МЭЗ и другие параметры ячейки 5) влияние формы импульсов напряжения на характер переходных процессов по току и величине МЭЗ. [c.146]

Переходя к общему выводу о целесообразности работы по той или иной схеме принудительной подачи реагента, мы считаем возможным на основании проведенных расчетов отдать предпочтение схеме тыльной подачи. Действительно, абсолютный выигрыш в поляризации электрода при переходе к фронтальной схеме для большого числа систем мал (вплоть до больших значений коэффициента использования реагента 9). Если к этому присовокупить возможное ухудшение поляризационной характеристики противо-электрода за счет присутствия в его приэлектродном пространстве реагентов, участвующих в реакции на основном электроде, или падение напряжения на внутреннем сопротивлении диафрагмы (при введении ее в конструкцию электрохимической ячейки для предотвращения взаимовлияния электродных процессов), то сделанный выше вывод становится вполне оправданным. [c.120]

По принципу растяжения при постоянной нагрузке разработан ряд установок для исследования механизмов разрушения в напряженном состоянии, позволяющих изучать электрохимические характеристики металла, проводить микроскопические наблюдения, производить киносъемку процесса. [c.63]

Сравнение электрохимических характеристик электродов с оптимальной гидрофобизацией приведено на рис. 2. Значения потенциала под нагрузкой г = 500 мА (100 мА/см ) даны без поправок на падение напряжения в растворе гг. В реакции ионизации кислорода как в кислых, так и в щелочных растворах более активны электроды со смешанными катализаторами, содержащими 10—60% платины. Поляризация электродов при ионизации и выделении водорода в 1 н. КОН различна по величине их активность в прямом и обратном процессах возрастает при переходе от палладия к сплавам, а затем остается постоянной при содержании платины в интервале 40—80% ат. Р1. В кислых растворах поляризация электродов со смешанными катализаторами при проведении реакций 2Н++ + 2е -Н2 практически совпадает с величиной г, причем только в этих случаях потенциал электрода линейно изменяется с ростом поляризующего тока. Средние значения сопротивления, полученные [c.60]

Для характеристики термодинамического состояния электрохимических систем применяют связь между напряжением системы и максимальной полезной работой процесса [93]. [c.35]

Абсолютная разность E — =о складывается, во-первых, из омического падения напряжения внутри электрохимической ячейки (между катодом и анодом) ом=/- цепи (Рцепи — внутреннее сопротивление цепи), и, во-вторых, из поляризаций катода АЕц и анода АЕл. Поляризация каждого из электродов представляет собой изменение гальвани-пвтенциала на границе электрод — раствор по сравнению с его равновесным значением, вызванное прохождением электрического тока. Электрический ток, в свою очередь, связан с протеканием электродного процесса (фарадеев-ский ток) и с заряжением двойного слоя (ток заряжения). Если свойства поверхностного слоя не изменяются во времени, то протекающий через электрод ток определяется только скоростью самого электродного процесса и размерами электрода. В этих условиях плотность тока i=l/s (s — поверхность электрода) служит мерой скорости электрохимической реакции. Поляризация электрода обусловлена конечной скоростью электрохимического процесса, а потому она является некоторой функцией плотности тока AE AE(i). Функциональная зависимость АЕ от i (или i от АЕ) называется поляризационной характеристикой. Задача электрохимической кинетики заключается в установлении общих закономерностей, которым подчиняются поляризационные характеристики, с целью регулирования скорости электродных процессов. Эта задача чрезвычайно важна, поскольку уменьшение поляризации при заданной плотности тока позволяет существенно повысить КПД использования электрохимических систем. [c.201]

В электролитической ванне (электролизере, электролитической ячейке) под влиянием приложенного внешнего электрического поля и в замкиутом гальваническом элементе нарушается равновесие, изменяются электрические характеристики системы. Катод (анод) и раствор электролита обмениваются заряженными частицами. Частные токи, отвечающие анодному и катодному процессам, не равны току обмена — количеству электричества, проходящему в е(Диницу времени в условиях равновесия от раствора к электроду и обратно. Состав системы количественно и во многих случаях качественно изменяется. Плотность заряда двойного электрического слоя и потенциалы электродов не равны равновесным значениям и зависят не только от активности веществ, участвующих в электрохимическом процессе, температуры и давления, 1Но и от силы тока. Напряжение на электролизере лри данном токе больше, чем равновесная э. д. с. гальвап ического элемента, в котором осуществляется обратная электрохимическая реакция. В замкнутом, генерирующем ток гальваническом элементе (аккумуляторе) напряжение на клеммах меньше, чем равновесная э. д. с. Если система под током достигает стационарного состояния, не зависящего от времени, то неравновесные потенциалы устанавливаются и принимают стационарные значения. Оцениваются эти поляризационные явлеиня поляризацией электродов и э. д. с. поляризации. [c.200]

Обратимые электрохимические процессы. Если в растворе присутствует деполяризатор, то при достаточном увеличении потенциала в результате электрохимического процесса в цепи возникнет ток. Раствор, прилегающий к поверхности электрода, постепенно обедняется деполяризатором, подача новых порций деполяризатора осуществляется путем диффузии его из массы раствора, что приводит к расширению диффузионного слоя. По мере увеличения потенциала электрода растет скорость электрохимического процесса, по одновременно замедляется доставка деполяризатора. В результате этого при увеличении накладываемого напряжения ток растет только до определенной величины и затем начинает уменьшаться. Математическое уравнение для тока обратимой электродной реакции, определяемого линейной диффузией вещества к электроду, потенциал которого изменяется, независимо друг от друга вывели Рэндле [И] и Шевчик [12] они же экспериментально доказали справедливость этого уравнения. На основании полученных ими результатов зависимость тока от потенциала электрода выражается сложной функцией, проходящей через максимум. В осциллографической полярографии высота и положение этого максимума (пика) являются очень важными характеристиками, по значению соответствующими высоте волны и потенциалу полуволны в классической полярографии. Высота пика определяется следующим простым выражением [c.474]

Метод импеданса был впервые предложен в СССР Б.В.Эршлером, А.М.Фрумкиным и П.И.Долиным в 1940 г. и получил развитие в первую очередь как метод исследования кинетики и механизма электрохимических процессов. Наиболее полное развитие эта теория получила в 70-х годах. [101,102] В основе метода лежит изучение вынужденного отклика электрохимической системы на действие слабого переменного тока в зависимости от его частоты. В случае, если между откликом и возмущением существует линейная связь, количественной характеристикой системы служит комплексное сопротивление переменному току (импеданс), которое определяется отношением Ъ - Ле / Дд, ще 2, Аб, А/ - комплексные значения сопротивления, напряжения и тока соотвот-ственно. [c.20]

Изучение скорости изменения весовых характеристик в процессе анодирования алюмиштя и его сплавов в хромовой кислоте производилось по той же методике, что и в серной кислоте. Для этого образцы взвешивались до анодирования (Рх), после анодирования (Р2) и после снятия пленки (Рз). Процесс анодирования алюминия производился в 5%-ной хромовой кислоте при плотности тока 0,3 а/дм и при разных температурах (от 30 до 50°). Поскольку температура раствора была различной, то и напряжение на клеммах, необходимое для поддержания постоянной и равной плотности тока, было различно. На рис. 54 приведены экспериментальные данные об изменении веса образцов во времени при анодировании в хромовой кислоте при разных температурах. Кривые 1—5 характеризуют количество металла, прореагировавшего в процессе электрохимической обработки (/ 1— Рз). Кривые Г— 5 характеризуют абсолютное [c.112]

Анализ основан на зависимости вольт-амперной характеристики гальванического элемента (электрохимической ячейки) от концентрации определяемого компонента в газовой смеси, находящейся в динамическом равновесии с электрохимической системой ячейки и определяющей значение окислительно-восстановн-тельного потенциала раствора электролита и течение электродных процессов. На этой зависимости базируются две группы методов определения концентрации компонентов смесей газов и паров 1) с приложением внешнего поляризующего напряжения к электродам ячейки и 2) без него (с внутренним электролизом). [c.612]

Эффективность применения указанных технологических приемов для сглаживания электрохимической гетерогенности сварного соединения во многом зависит от способности основного металла и релаксации остаточных напряжений. В этом направлении представляются весьма перспективными малоуглеродистые стали мар-тенситного класса, обладающие высокой прочностью, пластичностью и ударной вязкостью, например, сталь 07ХЗГНМ (0,1% С 3,0% Сг 0,8—1,2% Ni 0,3—0,35% Мо). Малоуглеродистый мартенсит этой стали имеет тонкую субмикроструктуру, состоящую из пакетов параллельных пластин с высокой плотностью дислокаций, обеспечивающей высокие прочностные характеристики (о з = 1150 МПа, 00,2 = 900 МПа). Однако низкое содержание углерода (от 0,05 до 0,1%) обусловливает сохранение подвижности значительной доли дислокаций, образующихся в процессе у -> а-превращения, и облегчает релаксацию напряжений путем микропластических деформаций. Релаксации напряжений способствует высокая температура начала мартенситного превращения (480 °С и выше). Сталь имеет низкую критическую скорость закалки. Она закаливается с прокатного нагрева, сохраняя при этом высокие технологические свойства (б = 20%, = [c.220]

Влияние различных анионов на рост коррозионной трещины высокопрочных алюминиевых сплавов показано на рис. 47. Очевидно, что только хлориды, бромиды и иодиды ускоряют рост коррозионных трещин но сравнению со скоростью, измеренной в воде. Отмечается, что девять анионов, указанных на рис. 47, не показывают способности ускорять процесс КР даже в условиях предельного состояния металлургических, электрохимических и механических характеристик. Под таким критическим условием понимают 1) наибольшую чувствительность к КР полуфабриката (например, сплав 7079 в состоянии Т651) 2) уровень коэффициента интенсивности напряжений, близкий к Кхс) 3) наложение анодных потенциалов в пределах от —1,8 до 14 В по отношению к н. к. э. [44]. Следует также отметить в соответствии с данными, приведенными на рис. 47, что ни галоидный ион Р+, ни псевдо-галоидный ион 8СЫ не ускоряют КР подобно другим галоидным [c.199]

Влияние напряженного состояния на электрохимические характеристики бьшо исследовано при непрерывной деформапии образцов со скоростью 1 мм/мин. Юше-тика анодного процесса изучалась в 1 М Na2S04 при электрохимическом потенциале 0,6 В, что соответствует пассивному, т. е. не склонному к КР состоянию этих сталей. Результаты исследований прршедепы в табл. 1.4.20. Было обнаружено, что резкий скачок скорости анодного процесса на гладких (без надреза) образцах соответствует напряжениям, примерно равным пределу текучести хромоникелевых сталей — 250-270 МПа. [c.71]

Электрохимические условия в вершине трещины существенно отличаются от условий на поверхности [239, 263]. Вследствие этого роль коррозионных процессов на стадии развития разрущения может оказаться значительной, а результаты воздействия коррозионной среды — неоднозначными. Так, исследования циклической трещиностойкости углеродистых и низколегированных сталей в среде н0мина ц1ньк параметров реакторов с кипящей водой [330], а также другие эксперименты позволили сделать вывод [263], что диаграммы усталостного роста трещины в коррозионной среде не являются инвариантными характеристиками трещиностойкости материала. Их параметры зависят от начальных условий нагружения, геометрии образца, длительности нагружения. Однако экспериментально установлено [240], что коррозионную трещиностойкость материала в водных средах однозначно определяют конкретные сочетания значений коэффициента интенсивности напряжений, водородного показателя среды и электрохимического потенциала в вершине трещины. [c.490]

Влияние приэлектродных химических реакций в случае обратимой электрохимической стадии проявляется и при полярографировании с наложением переменного тока. Так, с использованием метода Брейера (наложение на электрод наряду с постоянным небольшого синусоидального напряжения и фиксирование зависимости переменной составляющей тока от линейно изменяющегося потенциала электрода [250—252]) изучался электродный процесс восстановления и(У1) до и(У) с дисмутацией и(У) на 11(У1) и 11(1У) [253]. Однако измеряемый по методу Брейера переменный ток является суммой активной и емкостной составляющих и поэтому не поддается количественной оценке получаемые по этому методу данные носят лишь качественный характер. Ценную количественную характеристику обратимых электродных процессов с химическими реакциями позволяют получить методы с разделением емкостной и активной составляющих переменного тока (при помощи моста или вектор-цолярографа). Теоретическому разбору этих методов в приложении к электродным процессам различных типов посвящено много работ. Так, например, Г. Геришер рассмотрел фараде-евский импеданс для электродных процессов с предшествующей химической реакцией [254] В. Г. Левич, Б. И. Хайкин и [c.51]

Электрохимическое полирование представляет собою процесс растворения металла в условиях частичной пассивности. В результате изменения состояния поверхности металл приобретает блеск. Первоначально этот процесс рассматривался как способ декоративной отделки изделий и обработки шлифов при металлографических исследованиях. Затем его стали использовать также для улучшения эксплуатационных характеристик аппаратуры. Благодаря специфическим условиям анодного растворения металла при алектрохимическом полировании удаляется поверхностный слой с повышенябй концентрацией напряжений, инородных включений, скрытых дефектов, весьма неблагоприятно влияющих на механические, электрические и физико-химические свойства материала. Изменение класса шероховатости поверхности происходит прежде всего в результате удаления острых неровностей, а также сглаживания высокочастотных микрошероховатостей и образования волнообразного рельефа. Эффективность влияния процесса на свойства металлов и сплавов связана с их составом, степенью деформации, толщиной обрабатываемой детали. [c.330]

Соотношение коррозионного и механического факторов в процессе коррозионной кавитации зависит от силы гадравлических ударов и вызываемых ими механических напряжений. При менее жестком механическом напряи<ении действие коррозионного и механического факторов может быть соизмеримо, и в этих условиях большое влияние будут иметь коррозионные факторы (состав коррозионной среды, коррозионная стойкость и пассивируемость сплавов, возможность снижения кавитации при электрохимической защите или применении ингибиторов и т.д.). При больших механических напряжениях влияние механического фактора 1зозрастаст, а значение коррозионных характеристик все более уменьшается. Поэтому при лабораторных ускоренных исследованиях коррозио1шой кавитации не следует слишком форсировать механический фактов, так как это будет приводить к чисто механической кавитации [114]. [c.119]

Анализ исследований, выполненных в нашей стране и за рубежом, позволяет отметить следующие характерные особенности воздействия сероводорода на металлы. Воздействие сероводорода проявляется тем сильнее, чем выше прочностные характеристики металла - твердость, предел текучести и предел прочности. Механические напряжения играют большую роль в процессе коррозионного растрескивания, стимулируя электрохимическое локальное растворение металла, и, как следствие, зарождение и развитие трещин. Степень коррозионного воздействия з 1висит от отношения приложенного напряжения к пределу текучести. Исследования влияния pH раствора на коррозию малоуглеродистых сталей в системе НгЗ - СО - НгО показали значительное снижение коррозии с переходом от кислых к нейтральным и щелочным растворам. Считается, что при pH > > 10 коррозионное растрескивание не происходит. Необходимым условием для протекания активных процессов коррозии в сероводородсодержащих средах является наличие влаги, в которой сероводород находится в диссоциированном состоянии. При этом коррозионные процессы приобретают электрохимический характер, катодный процесс протекает с водородной деполяризацией, в результате которой появляется водород в атомарной и молекулярной формах. При относительно малой влажности (4-26 %) сероводород оказывает незначительное влияние на углеродистые стали, вызывая за 30 сут только потускнение его поверхности. Наличие капельной влаги увеличивает коррозию сталей примерно в 100 раз по сравнению с сухим газом [138]. С повышением внутренних напряжений возникает [c.18]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология