Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАТИМОГО ЭЛЕКТРОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ПРОТЕКАНИИ ПРОСТОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И ЛИНЕЙНОМ ИЗМЕНЕНИИ ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОДА В ТОНКОПЛЁНОЧНОЙ СИСТЕМЕ

Антипенко И.С. Косинцев В.И Иванов Ю.А. Назаров Б.Ф. Хустенко Л.А.
Имеется много работ, посвященных изучению обратимых электродных процессов (ОЭП) при линейном меняющемся потенциале (ЛМП) на плоских электродах (ПЭ). Наибольший вклад в изучение этого вопроса внесли авторы работ [1-6], в которых проведены расчеты различных уравнений для системы уравнений в частных производных в условиях ограниченной- полубесконечной диффузии. К недостаткам этих работ следует отнести громоздкость вычислений, которые невозможно проводить на современных персональных компьютерах.

Целью данной работы является моделирование обратимого электродного процесса при ЛМП на ПЭ для ОЭП и простых электродных реакций для любых значений параметра Н=(zFl2w,)/(RТD), а так же максимальное упрощение расчётов полных вольтамперных кривых при заданном значении равновесного потенциала.

При постановке краевой задачи учитывали основные особенности изучаемого процесса: обратимость электродного процесса, ограниченность области диффузии и форму изменения потенциала. Решение краевой задачи получено в явном виде относительно тока на электрод. Выражение для тока имеет вид:

1(1)

где S - площадь электрода, n - число электронов; F - постоянная Фарадея, Кл/моль; R - газовая постоянная, Дж/К·моль,

22 ,

безразмерная функция тока,

а - 

нормированная концентрация металла на электроде, которую находим согласно [4].

Уравнение тока для катодного процесса с учетом соотношения аи знака изменения потенциала получим а.

C помощью функции Дирака можно показать, что при H → 0 :

 а  (2)

Важным свойством дельта функции согласно [7], является равенство:

а (3) 

Для плоского электрода справедливо:

а (4)

где аОчевидно, что при H → 0 qnp (H, t) = 0, при t ≠ 0 . Также

а (5) 

То есть, qnp (H, t) при H → 0 является дельтаобразной последовательностью по определению. Воспользуемся свойством свёртки (4). Тогда:

f(6) 

Для проверки правильности соотношения (6) и области её применения проведёно сравнение вольтамперных кривых, рассчитанных по формуле (1) и (6) в интервале Н от 1 до 0,01.

Результаты расчётов по уравнению (6) показали, что с уменьшением параметра Н величина ошибки быстро уменьшаются и при Н = 0.1 становится менее 1%.

Нами впервые предложен параметр Н в качестве критерия подобия для плоских тонкоплёночных электродов и ОЭП, характеризующий массообмен на границе раздела фаз между электродом и раствором электролита. Величина Н показывает соотношение скорости электрохимической реакции, определяемой скоростью изменения потенциала, и диффузии, обусловленной взаимодействием между молекулами в растворах (металлических, жидких), пропорциональное квадрату толщины плёнки электрода (анодный процесс) или электролита (катодный процесс).

Выразив коэффициент диффузии в формуле для параметра Н через коэффициент вязкости, выше приведённые соотношения можно применять не только для амальгамных электродов, но и для электродов с образованием твёрдых растворов.

Литература.

  1. Sevcik A //Collection Czechoslov. Chem. Communs. 1949. V.13. P.349.
  2. Randles J.E.// Trans. Faraday Sos. 1948. V.44. P.327.
  3. De Vries W.T., Van DalenE//Electroanalitical Chemistry. 1967. V.14. P.315.
  4. Назаров Б.Ф., Стромберг А Г. // Электрохимия. 2005. T.41, №1. С. 49-68.
  5. Назаров Б.Ф., Стромберг А.Г., Ларионова Е.В.// Электрохимия. 2005. T.41, №1. С. 69-75.
  6. Антипенко И.С., Косинцев В.И, Назаров Б.Ф.// Тезисы докладов. IIV Конференция. Аналитика Сибири и Дальнего Востока. Новосибирск 2004. Т.1. С. 87.
  7. Багров В.Г., Белов В.В., Задорожный В.Н., Трифонов А.Ю.// Методы математической физики. Томск. 2002. Часть 1. С. 466-476.

Библиографическая ссылка

Антипенко И.С., Косинцев В.И, Иванов Ю.А., Назаров Б.Ф., Хустенко Л.А. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОБРАТИМОГО ЭЛЕКТРОДНОГО ПРОЦЕССА ПРИ ПРОТЕКАНИИ ПРОСТОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ И ЛИНЕЙНОМ ИЗМЕНЕНИИ ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОДА В ТОНКОПЛЁНОЧНОЙ СИСТЕМЕ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 11. – С. 21-22;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26404 (дата обращения: 02.12.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074