Перенапряжение водорода на металлах — КиберПедия 

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...

Перенапряжение водорода на металлах

2017-11-17 574
Перенапряжение водорода на металлах 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Цель работы

Изучить зависимость перенапряжения водорода от плотности поляризующего тока и материала катода.

 

Теоретическое введение

Электрохимическая коррозия металлов, при которой катодный процесс осуществляется водородными ионами, называется коррозией с водородной деполяризацией. Согласно термодинамике электродных процессов коррозия металла с водородной деполяризацией возможна, если

(Е Ме)обр < (Е H2)обр, (59)

где (Е Ме)обр и (Е H2)обр – обратимые потенциалы металла и водородного электрода в данных условиях, выраженные в вольтах. Обратимый потенциал водородного электрода определяется выражением:

(60)

в котором a H+ - активность ионов водорода в растворе, P H2 – парциальное давление водорода, выраженное в атмосферах. Поскольку значение (Е H2)обр в обычных условиях достаточно отрицательно, коррозия металлов с водородной деполяризацией менее вероятна, по сравнению с коррозией с кислородной деполяризацией, и оказывается возможной, во-первых, при высокой активности водородных ионов в растворе (кислые среды), во-вторых, при достаточно отрицательном значении стандартного потенциала (Е Ме)0обр металла или очень низкой активности его ионов в электролите.

Катодный процесс водородной деполяризации в кислых средах включает в себя ряд стадий:

1) диффузию гидратированных ионов водорода H+·H2O (ионов гидроксония) к катодным участкам корродирующего металла;

2) разряд водородных ионов

H+·H2O + e = Hад + H2O; (61)

3) растворение и диффузию части адсорбированных атомов Hад в объем металла;

4) рекомбинацию водородных атомов

Hад + Hад = H2 (62)

или электрохимическую десорбцию

Hад + H+·H2O + e = H2 + H2O; (63)

5) диффузионный и конвективный перенос молекулярного водорода от катодных участков в объем раствора, а затем в атмосферу;

6) образование и отрыв пузырьков водорода от поверхности металла

H2 + H2 + … = nH2↑. (64)

Наиболее затрудненной стадией катодного процесса коррозии металлов с водородной деполяризацией обычно является сама катодная реакция (стадии 2 и 4), Электрохимическую поляризацию (сдвиг потенциала катода в отрицательном направлении под действием постоянного тока) вследствие замедленности реакции водородной деполяризации называют перенапряжением водорода:

η = (Δ E к)эх = (Е H2)обрЕ к, (65)

где Е к – эффективный потенциал катода, В.

С увеличением силы тока, протекающего через катод, перенапряжение водорода возрастает. При малых плотностях катодного тока (i к < 10-2 А/м2) оно прямо пропорционально i к

η = k 3 i к, (66)

где k 3 – постоянная.

При больших плотностях зависимость перенапряжения от i к выражается уравнением Тафеля:

η = a 3 + b 3lg i к, (67)

в котором a 3 и b 3 – константы.

Поскольку постоянные k 3 и a 3 в уравнениях (66) и (67) зависят от материала и состояния поверхности катода, температуры и ряда других параметров, а константа b 3 связана с механизмом возникновения перенапряжения, то в общем случае величина перенапряжения водорода определяется всеми перечисленными факторами.

Если перенапряжение водорода вызвано замедленностью элементарной реакции разряда водородных ионов, то b 3 = 2 RT / F ·2,303 = 0,118 при Т = 298 К. Повышение температуры уменьшает величину перенапряжения, тогда как наличие в растворе и адсорбция на катоде некоторых веществ (соли мышьяка и висмута, органические соединения) приводят к росту η.

Наиболее важными и общепринятыми теориями, вскрывающими причины возникновения перенапряжения водорода и его зависимости от внутренних и внешних факторов, являются теория замедленного разряда и теория замедленной рекомбинации. Взаимно дополняя друг друга, эти теории позволяют объяснить влияние pH раствора и особенностей строения двойного электрического слоя (первая теория), а также материала катода на величину перенапряжения водорода (вторая теория).

Перенапряжение водорода играет важную роль в коррозионных процессах с водородной деполяризацией. Если коррозия протекает с катодным контролем, то высокое перенапряжение водорода на катодных составляющих металла свидетельствует о затрудненности реакции с участием водородных ионов и приводит к торможению всего коррозионного процесса и наоборот.

 


Поделиться с друзьями:

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...

Семя – орган полового размножения и расселения растений: наружи у семян имеется плотный покров – кожура...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.011 с.