Поляризація електродів при електролізі - що це і її види

визначення поляризації

Явище поляризації електродів складається в зміні їх властивостей, а також характеристик довколишнього електроліту при пропущенні через них електричного струму. Цей ефект негативно впливає на продуктивність батареї, бо виникає різниця потенціалів, спрямована в протилежний бік зовнішньої ЕРС, що призводить до ослаблення останньої.

види поляризації

Залежно від механізму виникнення, поляризація електродів при проходженні електричного струму ділиться на три види:

• концентрационная;
• електрохімічна;
• омічним.

Всі три види мають під собою різну природу, але в той же час привносять серйозне погіршення продуктивності батареї.

концентраційний вид

Поляризація електродів першого типу виникає на позитивному ділянці - аноді. Розглянемо як приклад анод, виготовлений зі срібла. В результаті електролізу молекули електроліту H2 SO4 розпадаються на іони 2H + прямують до негативно зарядженого катода і SO4 2- прагнуть до позитивного анода:

На катоді молекули водню відновлюються відповідно до реакції 2H + + 2e → H2. У той же час на аноді відбувається реакція утворення іона срібла Ag 0 -e = Ag +.

В результаті концентрація іонів срібла на аноді буде перевищувати концентрацію в іншому розчині, внаслідок чого іони будуть дифундувати від анода до катода. Проте, швидкість дифузії невисока, тому іони будуть накопичуватися на аноді, що призведе до появи різниці потенціалів між анодом і катодом. Вона буде спрямована в протилежний бік по відношенню до зовнішнього напрузі і буде послаблювати його.

Даний вид поляризації порівняно легко усувається шляхом перемішування електроліту. При цьому концентрації речовини на аноді і в обсязі вирівнюються, і паразитная ЕРС пропадає. »

електрохімічний вид

Електрохімічний поляризація електродів виникає, в разі якщо вони зроблені з інертних матеріалів. В результаті поляризації їх хімічні властивості як би міняються, що дало назву виду поляризації. Розглянемо реакцію, де відбувається поляризація електродів при електролізі платини:

HCl → H + + Cl -.

На катоді позитивний іон водню відновлюється до газоподібного водню, а негативний іон хлору відновлюється до газоподібного хлору на аноді:

2 Cl - - 2e = Cl2.

Інертні електроди добре поглинають дані гази:

Отже, платиновий електрод на катоді насичується воднем, а анод - хлором. Так як хлор здатний тільки відновлюватися, а водень - окислюватися, то з'являється різниця потенціалів, яка послаблює зовнішнє напруга:

Описаний ефект призводить до підвищеного споживання електроенергії і тому є шкідливим. Для боротьби з ним в розчин електроліту додають речовини, які очищають робочі ділянки від газів.

омічний вид

Омічним поляризація електродів виникає через опір електричному струму, яке з'являється як в них самих, так і в електроліті. Дане явище призводить до втрат в гальванічному елементі і значно посилюється при утворенні на робочих ділянках оксидів або різних плівок.

Графік залежності поляризації електродів від величини струму

Результатом є зниження ККД і знижена напруга на клемах батареї. Виходить, що небажаний такий процес, як омічного поляризація електродів, і боротьба з нею просто необхідна. Для зменшення впливу омічний поляризації на продуктивність батареї проводять підвищення електричної провідності в електроліті і зменшують відстань між електродами.

Зниження напруги при поляризації електродів

Поляризація і перенапруження

На позитивно і негативно заряджених ділянках електричних елементах завжди відбуваються хімічні взаємодії. Якщо здійснити поляризацію зарядженого ділянки, то результатом протікання реакцій стане зміна структури подвійного гальванічного шару і електродного потенціалу.

З'ясували, що поляризація електродів - це відхилення електродного заряду від рівноважного значення, а ось ступінь коливання потенціалу буде іменуватися перенапруженням. Ні в якому разі, не слід плутати ці процеси. Поляризація електродів і перенапруження - це абсолютно різні речі, так як один ефект відноситься до електрода, а інший до реакції.

трохи практики

Яка полярність електродів при зварюванні? Процес дугового зварювання здійснюється із застосуванням спеціального обладнання, що виробляє струм постійного або змінного типу. Сварка підстав на постійному джерелі живлення абсолютно відрізняється від зварювання на змінному струмі, тому полярність зварювальних електродів дуже значима.

Вибираючи типи електродів для ручного дугового зварювання. необхідно звертати увагу на полюса робочого обладнання:

• Процес зварювання на прямої полярності здійснюється в приєднанні анода до оброблюваних виробів, а катода до кріплення електрода.
• При виконанні робіт з зворотною полярністю, полюса підключаються в протилежному напрямку. Тобто позитивний полюс йде на кріплення, а мінус - на масу заготовки.

висновок

Поляризація електродів значно впливає на продуктивність хімічних джерел струму. Однак знання природи цих явищ дозволить з'ясувати, як правильно варити зварюванням електродами. оцінювати їх внесок у погіршення ККД і приймати максимально ефективні заходи для їх мінімізації.