PDF《基础电化学原理及技术系列讲座》

基础电化学原理及技术系列讲座 电化学中的物质传递 揭晓 (Lily Jie) ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― ATL-CL-MAL

2 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 电化学中的物质传递

3 ? 物质传递的研究内容 C 溶液中 C 界面上 ? 传质三种形式 C 扩散+Fick定律 C 电迁移+电导率 C 对流+特殊电极 ? 以循环伏安为例 C 表面浓度 C 极限扩散电流 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 故事的最开始

4 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 物质传递

5 ? 什么是物质传递 C 英文叫mass transfer C 也叫质量传递,传质 C 物质系统由于浓度不均匀而发生的质量迁移过程 ? 电化学中物质传递的三种形式 C 浓差扩散 C 对流 C 电迁移 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 前情回顾

6 ? 电化学模型 我叫电化学工作站 e- e- e- e- e- e- e- e- e- 一瓶子 电解质溶液 - - - - + + + + 运动方向 阻力 电场力 离子 动力学控制 + 传质控制 E vs.

i ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 回路模型

7 e e e e e e e 电荷 电荷 电荷 电荷 电荷 ? 高度->E 动力学控制 ? 宽度->传质 传质控制 界面处 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 传质三大形式

8 扩散+对流+电迁移 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 溶液中vs.界面上

9 e- e- e- e- + + + + 电迁移 惰性电解质: ? 不参与电极反应 ? 抑制参与电极反应物质的 迁移,突出其扩散步骤 ? 减低电解液的欧姆电位降 扩散+电迁移 ? 不搅拌静止溶液?对流=0 ? 离电极较远 ? 电迁移 ? 电极表面薄层液体 ? 扩散+电迁移 ? 存在惰性电解质+表面 ? 扩散 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 物质传递小结

10 ? 物质传递研究的是什么 ? 物质传递的三种形式 ? 溶液中的物质传递 ? 界面上的物质传递 ? 惰性电解质 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 扩散

11 ? 浓度梯度 ? Fick第一定律(稳态扩散) A B x 扩散系数D x1 x2 c1 c2 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 扩散

12 ? Fick第二定律(非稳态扩散) A B x 非稳态扩散与t有关 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 扩散小结

13 ? 通量和浓度的关系 ? 参数(J,c,x,t,D) ? 稳态和非稳态 ? 稳态―Fick第一定律 ? 非稳态―Fick第二定律 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 电迁移

14 ? 电荷在电场的作用下移动 + - - + A B + - 电导率:描述物质中电荷传递难易 程度的参数 离子淌度u:速率和电场强度之间 的比例系数 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 电迁移

15 ? 迁移数t (a) Pt/H2/H2/Pt (b) 负Pt/H2/H2/Pt 正 5eJ K5e (c) Pt/H2/H2/Pt (d) Pt/H2/H2/Pt t+=0.8 t-=0.2 α β 负Pt/H2(1atm)/H+,Cl-/H+,Cl-/H2(1atm)Pt'正(a1) (a2) ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 电迁移小结

16 ? 混合溶液 ? 什么是电导率 ? 电导率与什么有关系 ? 离子淌度 ? 迁移数 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 电迁移vs.扩散

17 ? 扩散系数与淌度(Einstein关系式) ? 电导率与扩散系数(Nernst-Einstein关系式) ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 对流

18 ? 物质随流动的液体而移动 C 密度差(浓度or温度)→ 自然对流 C 外加搅拌 → 强制对流 壁射环盘电极电解池 渠道式双电极电解池 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 对流

19 ? 旋转圆(环)盘电极 i E ilimt ilimt 所有项都和扩散有关系 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 对流小结

20 ? 什么是对流 ? 怎么产生强制对流 ? 旋转圆(环)盘电极 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 以循环伏安为例 ― 电化学原理及技术系列讲座第三讲 ― 循环伏安结果

22 a b c a. 非法拉第电流 - 双电层电流 b. 动力学控制 - 线性区&Tafel区c. 传质控制 - D, A, C, ν 基础电化学原理及技术系列讲座 下次预告:电化学工作站原理 与应用简介 需要答疑 欢迎扫码加入电化学 技术交流群 23