Механизм и кинетика переходных процессов на межфазных границах электрохимических преобразователей энергии на основе низкотемпературных твердых электролитов
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
ну его электронной проводимости, которая является основным критерием при оценке возможности использования электролита в электрохимических устройствах.
Выявлены лимитирующие стадии процесса электрохимического разложения электролита СцД и оценена толщина слоя продуктов реакции разложения на поверхности электрода [15,19,23]. Кинетика этого процесса имеет большое значение при организации химического источника тока путем разложения электролита, приводящего к выделению меди на одном токоподаодеиода.
Количественно исследована кинетика электрохимической генерации рекомбинации электронных дефектов на индифферентном электроде при малых отклонениях потенциала от стационарного значения. Определены величины основных кинетических параметров реакции: сопротивления переноса заряда, коэффициента диффузии этих дефектов [11,13,20].
Исследована кинетика электрохимического осаждения меди на индифферентном электроде. Выявлена лимитирующая стадия электродного процесса [11]. Исследования имеют значение при разработке кулонометров, таймеров и других функциональных элементов на базе низкотемпературных твердых электролитов, в которых один из электродов, как правило, является индифферентным.
Выяснено, что при малых отклонениях от равновесного потенциала медный электрод ведет себя как индифферентный и на его поверхности протекает реакция с участием электронных дефектов.
Определено, что при потенциалах более 10 мВ на медном электроде деблокируется реакция осаждения растворения меди вследствие разрушения слоя оксидов. Исследована кинетика этой электродной реакции при потенциалах, далеких от равновесного [1,59]. Выявлены лимитирующие стадии и оценены величины скорости роста игл и дендритов на поверхности меди и скорость роста толщины электрода в целом в зависимости от потенциала. Получена величина плотности тока обмена.
Предложена методика расчета величины дырочной проводимости электролитов, содержащих примесь потенциалопределяющих электронных дефектов, из величины предельного катодного тока на блокирующем электроде [1,58].
Оценена величина дырочной проводимости при термодинамическом равновесии ячейки. Данная методика упрощает процесс оценки величины дырочной проводимости и позволяет устранить искажения за счет частичного разложения электролита.
Предложена методика расчета скорости химического взаимодействия электролита с йодом из релаксации потенциала индифферентного электрода после гальваностатического анодного разложения электролита на этом электроде [7,16], Методика позволила определить величину убыли йода с положительного электрода источника тока и оценить скорость деградации источника тока с йодным электродом.
По аналогии с медным электродом, объяснена серебряного электрода. при малых отклонениях от равновесного потенциала протеканием реакции с участием электронных дефектов при блокировании реакции осаждения растворения серебра слоем оксидов на поверхности серебра [1].
Показано, что при потенциалах более 7… 10 мВ слой оксидов разрушается и реакция растворения осаждения серебра деблокируется [3,5]. Для интервала потенциалов 30… 100 мВ получены основные характеристики процесса растворения серебряного электрода: величина свободной граничной энергии ступеней роста, критическая работа образования центров растворения и количество атомов в критическом центре растворения [4]. Для потенциалов выше 120 мВ выявлена лимитирующая стадия растворения серебра и оценена величина плотности тока обмена [2]. Эти исследования оказали значительное влияние на процесс разработки технологии серебряного электрода для различных устройств с электролитом АШ15.
Исследована кинетика электрохимической реакции на границе амальгама серебра Rbls [24]. Получены величины плотности тока обмена и порядка электрохимической реакции. Выявлено, что наряду с ионами серебра в электролит переходят ионы ртути. Результаты этих исследований подтвердили, что при средних потенциалах лимитирующей стадией электродного процесса на серебряном электроде является кристаллизация серебра.
Проведено компьютерное моделирование интенсивности электрохимического растворения металлического распределенного электрода [17], что выявило основные пути оптимизации при разработке реальных электродов.
Разработана методика выращивания кристаллов электролитов солевой системы CuCl RbCl из водного раствора соляной кислоты и электролитов системы CuCl Cul RbCl из водного раствора аммиака [12,35,36]. Полученные кристаллы содержат значительно меньшее количество электронных дефектов и перспективны для применения в преобразователях энергии и для исследования физических и электрохимических свойств медьпроводящих твердых электролитов.
Практическая значимость полученных результатов
Понимание кинетических закономерностей металлических электродов позволило обосновать пути повышения удельных электрических характеристик электродов, обратимых по основным носителям заряда. Как было выяснено, при растворении осаждении родственного металла лимитирующими стадиями являются кристаллизация при средних потенциалах и перенос заряда при повышенных. Из этого делается практический вывод о том, что единственным способом уменьшения электродной поляризации в электрохимических преобразователях энергии при протекании таких гетерогенных процессов является увеличение эффективней площади, т.е. применение электродов.
Компьютерное мод?/p>