Водородное от плотности тока

Перенапряжение водорода очень чувствительно к присутствию в электролите посторонних веществ. Добавки солей к разбавленным растворам кислот увеличивают перенапряжение водорода на ртути, причем увеличение концентрации 1—1-зарядного электролита (при постоянном pH) в 10 раз повышает т] примерно на 55— 58-10 В. Первоначальная добавка электролита с поливалентным катионом оказывает большее действие, чем такая же добавка 1—1-зарядного электролита. Соединения с поверхностно-активными анионами сильнее всего влияют на водородное перенапряжение на ртути в области малых плотностей тока, снижая его на десятые доли вольта. Поверхностно-активные катионы, наоборот, повышают перенапряжение водорода на ртути в широких пределах плотностей тока. Поверхностно-активные молекулярные вещества или повышают, или понижают в зависимости от их природы, величину Т1Н на ртути. Действие этих добавок ослабляется с ростом плотности тока и при высоких ее значениях полностью исчезает. Перенапряжение водорода на платине, железе и никеле также возрастает при введении поверхностно-активных веществ. Характер влияния поверхностно-активных веществ на водородное перенапряжение и на этих металлах является функцией потенциала электрода. В случае железа, на котором перенапряжение водорода в кислых средах слабо зависит от pH, присутствие в ]застворе поверхностно-активных катионов не только увеличивает перенапряжение, но и изменяет характер связи между г)н и pH. [c.401]

На рис. 4.3 изображен элемент с электродными пространствами, разделенными пористым стеклянным диском О. Предположим, что электрод В поляризован током, идущим от электрода О. Капилляр Ь (иногда называемый капилляром Луггина) электрода сравнения Я (или солевого мостика между электродами Я и В) расположен вблизи от поверхности В, что позволяет уменьшить ошибку измерения потенциала, вызванную омическим падением напряжения в электролите. Э. д. с. элемента В—определяют для каждого значения тока, измеряемого амперметром А с периодичностью достаточной для установления стабильного состояния. Поляризацию электрода В (катода или анода) измеряют в вольтах по отношению к электроду сравнения 7 при различных значениях плотности тока. Как правило, значения потенциалов приводят по стандартной водородной шкале. Этот метод назы- [c.49]

Логарифмическая зависимость электрохимической поляризации от плотности тока при достаточно больших значениях последней была впервые установлена Тафелем для катодного процесса разряда водородных ионов (1900 г.), и уравнение подобного типа называют уравнением Тафеля или тафелевским. [c.196]

Как указывалось выше, кислородная и водородная деполяризации протекают параллельно и независимо друг от друга, однако возможно косвенное (вторичное) влияние водородной деполяризации на кислородную деполяризацию, в частности на предельную диффузионную плотность тока по кислороду 1д . [c.263]

При плотности тока, равной удвоенной плотности предельного диффузионного тока. 2. При потенциале точки пересечения кривой водородной деполяризации со значением предельного диффузионного тока [c.264]

Как ранее было указано, электрохимическая реакция присоединения электрона к иону водорода требует некоторой энергии активации, т. е. для того, чтобы процесс разряда ионов водорода шел на электроде с определенной скоростью, необходимо сообщить ему некоторый избыточный (против равновесного) потенциал, который определяется величиной перенапряжения водорода. Потенциал разряда водородных ионов с определенной скоростью к равен сумме равновесного потенциала водородного электрода и величины перенапряжения водорода, обозначаемой г]. Под величиной перенапряжения водорода понимают сдвиг потенциала катода при данной плотности тока 1п в отрицательную сторону по сравнению с потенциалом водородного электрода в том же растворе, в тех же условиях, но при отсутствии тока в системе. Поэтому расход электрической энергии на получение водорода электролизом больше, чем это определяется термодинамическими подсчетами. [c.42]

Эта реакция идет относительно медленно, и ее скорость определяет значение водородного перенапряжения на платине. Контролирующая, медленная стадия восстановления Н" не всегда одинакова, она меняется в зависимости от природы металла, плотности тока и окружающей среды . [c.53]

Рис 4.5. Водородное перенапряжение как функция плотности тока [c.55]

Названо по имени Тафеля [5а], который впервые предложил аналогичное уравнение для выражения водородного перенапряжения как функции плотности тока. — Примеч. авт. [c.55]

Если контактирующие металлы погружены в неаэрируемые растворы, где коррозия сопровождается выделением водорода, увеличение площади более благородного металла приводит к увеличению коррозии менее благородного. На рис. 6.6 предста ены поляризационные кривые для анода, слабо поляризованного по сравнению с катодом, на котором происходит выделение водорода (катодный контроль). Наклон кривой 1 отвечает поляризации более благородного металла, имеющего высокое водородное перенапряжение. Наклоны кривых 2 и 3 отвечают металлам с низким водородным перенапряжением. Проекции точек пересечения анодных н катодных поляризационных кривых на ось lg I дают соответствующие гальванические токи. Заметим, что любой металл, на котором происходит разряд ионов водорода, является водородным электродом, который при давлении водорода 0,1 МПа имеет равновесный потенциал —0,059 pH вольт. Рис. 6.7 иллюстрирует случай, когда корродирующий металл контактирует с более благородным, имеющим переменную площадь. На оси абсцисс вместо логарифма полного тока нанесен логарифм плотности тока. Если анод площадью Ла контактирует с более благородным металлом площадью Л , то плотность гальванического тока на аноде в результате контакта будет равной [c.114]

Угольные электроды применяются в водородно-кислородных элементах с щелочным электролитом. Элемент с трубчатыми электродами, демонстрировавшийся в 1959 г. на Всемирной выставке в Брюсселе, работал при плотности тока 20 мА/см . [c.54]

При кратковременном разряде водородно-кислородные элементы с угольными электродами работают с нагрузкой 500 мА/см . Режим работы оказывает влияние на срок службы при разряде элемента при плотности тока 55 мА/см напряжение снижается от 0,95 до 0,8 В после 5000 ч работы. Вопрос о создании угольных электродов с длительным сроком службы пока еще не решен. [c.54]

Элементы были испытаны при 500—700 °С. Водородный электрод при 500 °С и плотности тока 150 мА/см работает без заметной поляризации. Окисление окиси углерода, наоборот, протекает с недостаточной скоростью. При разряде здесь даже при 700 °С наблюдается поляризация при нагрузке 100 мА/см элемент имеет напряжение 0,8 В. [c.57]

При электролизе простых солей электроположительных металлов, например при электроосаждении меди из раствора сернокислой меди, большой избыток кислоты в нем не влияет на выход металла по току, так как в этих условиях потенциал восстановления водородных ионов не достигается даже при больших плотностях тока. В данном случае повышенная кислотность растворов необходима прежде всего для предупреждения гидролиза солей и увеличения электропроводности раствора. [c.344]

Известно, что в том же растворе величины равновесных потенциалов алюминия, никеля, титана и железа составляют соответственно —1,7 —0,42 —1,62 —0,46 В Установить, для каких из указанных металлов цинк может обеспечить протекторную защиту, и рассчитать для этих металлов, как и для пинка, величину водородного перенапряжения при плотности тока, равной 1 , . Коэффициенты ац Ьъ уравнении Тафеля и контрольные числа приведены в табл. У.4. [c.164]

Итак, электролитический марганец следует получать в достаточно концентрированных растворах солей марганца и аммония с низкой концентрацией водородных ионов после глубокой очистки, при высокой плотности тока и низкой температуре. [c.506]

Электрохимическое перенапряжение может быть снижено применением электродов-катализаторов. Например, водородное перенапряжение можно снизить использованием электродов из платины, палладия и металлов группы железа. Электрохимическая поляризация уменьшается с увеличением температуры и концентрации реагента и не зависит от перемешивания раствора. Так как плотность тока при одной и той же силе тока снижается с увеличением поверхности электрода, то перенапряжение может быть снижено увеличением площади электродов. [c.200]

Для pH О и величине перенапряжения +0,47 В, возникающей при плотности тока, обычно использующейся для проведения электрогравиметрических определений, выделение кислорода происходит при потенциале + 1,7 В, измеренном по отношению к стандартному водородному электроду. [c.147]

Большое положительное значение перенапряжения можно показать на примере электрохимического выделения водорода. Электродные потенциалы цинка, кадмия, железа, никеля, хрома и многих других металлов в ряду напряжения имеют более отрицательную величину равновесного потенциала по сравнению с потенциалом водородного электрода. Благодаря перенапряжению водорода на указанных выше металлах при электролизе водных растворов их солей происходит перемещение водорода в ряду напряжений в область более отрицательных значений потенциала и - становится возможным выделение многих металлов на электродах совместно с водородом с большим выходом металла по току . Так, выход по току при электролизе раствора 2п504 более 95%. Это широко используется в гальванотехнике при нанесении гальванических покрытий и в электроанализе. Изменением плотности тока и материала катода можно регулировать перенапряжение водорода, а значит и восстановительный потенциал водорода и реализовать различные реакции электрохимического синтеза органических веществ (получение анилина и других продуктов восстановления из нитробензола, восстановление ацетона до спирта и др.). Перенапряжение водорода имеет большое значение для работы аккумуляторов. Рассмотрим это на примере работы свинцового аккумулятора. Электродами свинцового аккумулятора служат свинцовые пластины, покрытые с поверхности пастой. Главной составной частью пасты для положительных пластин является сурик, а для отрицательных — свинцовый порошок (смесь порошка окиси свинца и зерен металлического свинца, покрытых слоем окиси свинца). Электролитом служит 25—30% серная кислота. Суммарная реакция, идущая при зарядке и разрядке аккумуляторов, выражается уравнением [c.269]

В этом последнем случае потенциалы разряда металлических и водородных ионов составляются из равновесных их значений и величины электродной поляризации т], сопровождающей разряд соответствующих ионов, для принятой плотности тока на катоде, т. е. [c.244]

Для суждения о величине и характере электродной поляризации снимают поляризационные кривые, графически выражающие связь между плотностью тока и электродным потенциалом. По оси абсцисс обычно откладывают потенциал относительно какого-либо условного нуля, например потенциал относительно нормального водородного электрода, по оси ординат — значение плотности тока на исследуемом электроде. [c.245]

Сравнивая величину перенапряжения на различных твердых катодах, нужно иметь в виду, что т] зависит от плотности тока. к, которую обычно находят как частное от деления наблюдаемой при электролизе силы тока на измеренную поверхность электрода. Но поверхность твердых тел не бывает совершенно гладкой и непосредственно измеренная величина ее не соответ ствует истинной поверхности. Для большинства твердых металлов поверхность, на которой протекает электродная реакция, в несколько раз больше, чем измеренная, т. е. действительная плотность тока в соответствующее число раз меньше. Эту особенность нужно иметь в виду при оценке величины водородного перенапряжения. Фактическое перенапряжение на твердых электродах больше, чем измеренное. Как было установлено в 1905 г. Тафелем, зависимость перенапряжения от плотности тока при до- [c.298]

Таким образом, при некоторой плотности тока потенциал выделения водорода становится отрицательнее, чем потенциал выделения металла. Как видно из рис. VII.9, равновесный потенциал цинкового электрода отрицательнее потенциала водородного электрода, при малых плотностях тока на катоде выделяется лишь один водород. Но водородное перенапряжение электрода больше, чем перенапряжение цинкового электрода, поэтому при повышении плотности тока начинает выделяться на электроде и цинк. При потенциале Е) плотности токов выделения водорода и цинка одинаковы, а при потенциале Ег 1гп > На, т. е. на электроде выделяется в основном цинк. Е [c.209]

При разрядке водородно-кислородных элементов напряжение держится в пределах 0,7—0,9 в зависимости от плотности тока на электродах. [c.360]

Перенапряжение для катодных реакций, сопровождающихся выделением металлов, обычно близко к нулю. Исключениями являются железо (Д к = 0,24 В), никель (Д к = 0,23 В). При выделении на катоде водорода перенапряжения могут достигать значительных величин. При этом перенапряжение зависит от материала электродов, состояния их поверхности, плотности тока и целого ряда других факторов, которые трудно учесть. Водородное перенапряжение позволяет электрохимически выделять на катоде более активные металлы (имеющие более отрицательный по сравнению с водородом стандартный электродный потенциал), такие, как Мп, 2п, Ре, N1, 5п, РЬ. Например, при электролизе кислых растворов солей цинка на цинковом катоде должен был бы выделяться водород, но величина водородного перенапряжения на цинке порядка 0,7 В, что близко к стандартному электродному потенциалу цинка (—0,76 В), для которого перенапряжение практически равно нулю. Это приводит к совместному выделению на катоде водорода и цинка. Поскольку анодные процессы в электролизерах с инертным анодом сопровождаются обычно выделением газообразных продуктов, то для этих процессов также характерны явления перенапряжения, достигающие иногда значительной величины. [c.298]

Электродное окисление или восстановление меди характеризуется высоким током обмена и поэтому электрохимическая поляризация при рафинировании меди невелика. Более заметную роль при электролизе играет концентрационная поляризация, однако, и она при применяющихся плотностях тока и циркуляции раствора не имеет большого значения, и как анод, так и катод работают при потенциалах, ненамного отличающихся от равновесных. В производственных условиях потенциал катода не бывает ниже -1-0,2 в, а потенциал анода — выше 0,5 в (по водородной шкале). В этих условиях побочные электродные процессы, связанные с выделением водорода на катоде и кислорода на аноде, невозможны. [c.12]

Потенциал катода в ванне хромирования — 1,00 В, анодный потенциал t 2,20 В (по нормальному водородному электроду). Электродные плотности тока катодная 30 А/дм , анодная 25 А/дм . Удельная электрическая проводимость электролита 0,615 См-см-i, увеличение сопротивления электролита за счет его газонаполнения 20 % среднее межэлектродное расстояние 12 см. Падение напряжения в электродах и контактах равно 10 % от разности потенциалов катод — анод. Потери напряжения во внешних шинах составляют около 10% от напряжения на ванне. [c.228]

В результате электрохимического акта образуется адсорбированный катодом атомарный водород. При заданной плотности тока доля поверхности электрода, занятая атомами водорода, составляет некоторую величину 0 н. Если поляризация электрода обусловлена только замедленностью электрохимической стадии, то все остальные стадии, в том числе и удаление адсорбированного водорода, совершаются с несравненно большими скоростями, чем перенос заряда, и, следовательно, заполнение при данном токе должно быть равно (или почти равно) заполнению 0н в отсутствие результативного тока, т. е. при равновесном потенциале водородного электрода 0 н = 0н- Степень заполнения поверхности электрода адсорбированным атомарным водородом в условиях его катодного выделения определяется в первую очередь природой металла и для данного металла зависит от потенциала электрода. Она ничтожно мала (0 = 0) на Нд, РЬ, Сс1 и на других мягких или ртутеподобиых металлах. В согласии с этим выделение водорода по реакциям (17.78) и (17.79) может происходить несколькими путями и, соответственно, описываться различными кинетическими уравнениями. [c.361]

Любая из этих четырех стадий может определять скорость всего процесса электролитического образования водорода и быть причиной появления водородного перенапряжения. В данном случае торможения, связанные с транспортировкой веществ (стадия I), не играют существенной роли. В литературе имеются, однако, указания на то, что при высоких плотностях тока в кислых растворах из-за замедлеппости доставки НзО+-ионов реакция разряда должна описываться уравнением (19.2), а не (19.1). [c.404]

Как следует из уравнения Тафеля, при коррозионных процессах, протекающих с водородной деполяризацией, изменение по-тешдиала катода от плотности тока имеет логарифмическую зависимость, так как перенапряжение водорода повышается пропорционально логарифму плотности тока. Эта зависимость наблюдается в широком диапазоне плотностей катодного тока, за исключением очень малых плотностей тока. При плотностях катодного тока меньше чем 10 м - зависимость перенапряжения водорода и смещения потенциала от плотности тока становится линейной [c.43]

Уко11 = /а = 0), коэффициент торможения — бесконечности, а степень защиты—100%. Плотность тока, обеспечивающая полную катодную защиту, называется защитным током /з. На рис. 24.8 ему соответствует отрезок сс1. Величина защитного тока не зависит от особенностей протекания данной анодной реакции, в частности от величины сопровождающей ее поляризации, а целиком определяется катодной поляризационной кривой. Так, напрнмер, прн переходе от водородной деполяризации к кислородной сила защитного тока уменьшается и становится равной предельному диффузионному току (отрезок ей на рис. 24.8). [c.503]

При разрядке водородно-кислородных элементов напряжение держится в пределах 0,7—0,9 в, в зависимости от плотности разрядного тока на электродах (в лучших конструкциях элементов плотность тока достигает 200—300 ма1см ). [c.603]

Увеличение ШадсЗг должно нарушить равновесие б и вызвать химическую реакцию рекомбинации водородных атомов 2Надс = На- При этом скорость частной реакции рекомбинации, выраженная через плотность тока, будет [c.256]

Исследования советских электрохимиков за последние годы показали, что эта теория не учитывает ряда серьезных факторов (pH раствора, природы раствора и др.) и что возможны и другие толкования механизмов удаления водорода с поверхности металла. Можно отметить, что теория замедленного разряда достаточно хорошо подтверл<дается экспериментальными и расчетными данными для металлов с высоким перенапряжением водорода. При помощи этой теории можно объяснить зависимость перенапряжения водорода от плотности тока, концентрации водородных ионов, наличия в растворе посторонних электролитов и поверхностно-активных веществ, часто специально вводимых в электролит. [c.42]

Вагнер и Трауд [1] осуществили важный эксперимент, подтверждающий электрохимический механизм коррозии. Они измеряли скорость коррозии разбавленной амальгамы цинка в подкисленном растворе хлорида кальция, а также катодную поляри зацию ртути в этом электролите. Обнаружилось, что плотность тока, соответствующая скорости коррозии, равна плотности тока, необходимой для поляризации ртути до коррозионного потенциала амальгамы цинка (рис. 4.10). Другими словами, атомы ртути в амальгаме, составляющие большую часть поверхности, действуют как катоды (водородные электроды) , а атомы цинка — как аноды коррозионных элементов . Амальгама анодно поля- [c.63]

Мартенситные стали, если их подвергнуть термической обработке для повышения твердости, приобретают сильную склонность к растрескиванию в слабо- и умереннокислых растворах. Особенно это проявляется в присутствии сульфидов, соединений мышьяка или продуктов окисления фосфора или селена. Специфические свойства кислот не имеют существенного значения до тех пор, пока процесс идет с выделением водорода. Эта ситуация отличается от случая аустенитных сталей, которые разрушаются исключительно в результате специфического действия анионов. Катодная поляризация также не защищает мартенситные стали от растрескивания, а ускоряет его. Все эти факты свидетельствуют, что мартенситные стали в указанных условиях разрушаются не по механизму КРН, а в результате водородного растрескивания (см. разд. 7.4). При катодной поляризации в морской воде, особенно при высоких плотностях тока, более пластичные ферритные стали подвергаются водородному вспучиванию, а не растрескиванию. Аустенитные нержавеющие стали устойчивы и к водородному вспучиванию, и к водородному растрескиванию. [c.319]

Тантал (температура плавления 3000°С, плотность 16,6 г/см ) обладает самой устойчивой пассивностью среди известных металлов. Он сохраняет пассивность в кипящих кислотах (например, НС1, HNOg или H2SO4), влажном хлоре или растворах Fe lg при температурах выше комнатной. Такая коррозионная стойкость свидетельствует о том, что Фладе-потенциал металла отрицательнее потенциала водородного электрода в этом растворе и что присутствие ионов С1" не влияет на низкую плотность тока в пассивном состоянии. Благодаря высокой стойкости в кислотах тантал в особых случаях применяют в химической промышленности (например, при изготовлении перегонных аппаратов для [c.382]

Однако сопоставление равновесного потенциала разряда ионов цинка с равновесными потенциалами водородного электрода в кислой и щелочной средах (см. рис. 16) может привести к выводу, что выделение цинка мало вероятно не только в кислой, но и в щелочной среде. Но практика подтверждает возможность осаждения цинка из очень кислых растворов. Возможность электролитического осаждения цинка в нейтральных и кислых растворах определяется значительным перенапряжением выделения водорода на цинке, составляющим около — 0,7 в. Перенапряжение водорода на цинке занисит от ряда факторов плотности тока на катоде, температуры электролита, содержания примесей и поверхностно активных добавок и др. [c.434]

В процессе электролиза при каждом новом повышении внешнего напряжения на ячейке величина обратной э. д. с., возникающей в итоге работы кислородно-водородного элемента, также будет возрастать, препятствуя электролизу. Действительно с ростом плотности тока количество насыщающих электроды газов увеличивается, но они не могут собраться в пузырек (ргаз < < 1 атм) и удалиться в атмосферу, а растворимость их в электролите ограничена. Если бы давление газов на электродах оставалось неизменным, то обратная э. д. с. образовавшегося газового элемента полностью воспрепятствовала бы прохождению тока извне. Однако вследствие частичного удаления газов с поверхности электродов из-за диффузии и растворения их в электролите через ячейку проходит весьма небольшой, остаточный ток, достаточный для того, чтобы выделенное им количество Нг-и Ог компенсировало потери газов. Только в случае, когда давление образующихся на электродах газов сравняется с атмосферным, дальнейший рост величины и станет невозможным, так как продукты электродных реакций — газы будут выделяться в атмосферу. Хотя обратная э. д. с. кислородно-водородного элемента достигает при этом предельной величины, работа газового элемента уже не может препятствовать протеканию электро. 1Иза вследствие достижения величины напряже- [c.238]

Знак + относят к анодному перенапряжению, а знак — — к катодному. Константа Ь зависит от природы реакции и температуры и при 298 К обычно имеет значение 0,03—0,15 (ча-. ще всего 0,10—0,12). Константа а зависит от природы реакции, материала электрода, состава раствора и температуры. Как видно из уравнения (VII.20), а=ЛЕ,л при 1=1. Константы а и Ь определяют из графиков зависимости поляризации от логарифма плотности тока (рис. VII.7). Кривая ДEэл==/(lgO отсекает на оси ординат (lgI =0) значение а, а тангенс угла наклона прямой а равен константе Ь. В табл. VII.3 приведены значения а и Ь для реакции катодного выделения водорода на различных металлах. Минимальное водородное перенапряжение в кислых растворах наблюдается на платине и палладии, максимальное перенапряжение — на свинце, ртути и кадмии. Перенапряжение изменяется при замене кислых растворов на щелочные. [c.206]

Использование тока при заряде будет лучше, если процесс вести при большей концентрации ионов НРеОг", т. е. в более концентрированных растворах щелочи. При снижении плотности тока перенапряжение для выделения водорода падает резче, чем для выделения железа, поэтому уменьшается и выход железа по току. Применять при заряде очень большие плотности тока нельзя, так как у поверхности электрода раствор локально обеднеет ионами НРе02". Потенциал железного электрода в щелочи на А5мв отрицательней потенциала водородного электрода в том же растворе. Это является причиной непрерывного самопроизвольного растворения железного электрода в электролите. Перенапряжение для выделения водорода на железе, как уже сказано, невелико, поэтому скорость саморастворения железа получается заметной ( 40°/о за месяц). Большой саморазряд и быстрая пассивация при низких температурах — основные недостатки железного электрода, препятствующие полной замене им более дорогого кадмиевого электрода. Железный электрод очень чувствителен к примесям. Активирующее действие оказывают окислы никеля, мышьяк, сурьма и сульфидная сера. (Никель облегчает зарядный процесс, а сера — разрядный). [c.516]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология