Нестационарная электродиффузия ионов в системе с ионообменной мембраной в условиях протекания постоянного и переменного токов

• Автор: Козмай, Антон Эдуардович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Структура и строение мембран

1.2 Процессы, протекающие в мембранной системе при наложении электрического тока

1.2.1 Понятие диффузионного слоя. Концепция Нернста и концепция Левича

1.3 Использование переменных токов в электродиализе

1.3.1 Реверсивный ЭД

1.3.2 Пульсирующие токи

1.3.3 Применение нестационарных процессов в мембранной электрохимии

1.3.3.1 Хронопотенциометрия как метод исследования поведения мембран при электродиализе
1.3.3.2 Электрохимическая импедансная спектроскопия как метод исследования поведения мембран при электродиализе
1.3.4 Способ физико-математического описания ЭИС. Эквивалентные электрические схемы
2 Экспериментальное исследование импеданса
2.1 Исследуемые мембраны
2.2 Методика исследования
2.2.1 Импедансометр
2.3 Типичные результаты измерений
2.4 Метод обработки экспериментальных данных
3 Стационарная электродиффузия в системах с монополярными мембранами
3.1 Общая постановка задачи
3.2 Концентрационная поляризация под действием постоянного тока
4 Теоретическая модель импеданса и ее верификация
4.1 Определение комплексного импеданса
4.2 Колебания концентрации
4.3 Импеданс
4.4 Результаты и обсуждение
4.4.1 Расчет импеданса и верификация
4.4.2 Составляющие импеданса
4.5 Теоретическое обоснование разделения подведенного к мембранной системе тока на ток заряжения/смещения и ток проводимости/фарадеевский ток
4.5.1 Заряжение слоя
4.5.2 Импеданс половины ячейки
4.5.3 Импеданс системы
4.5.4 Эквивалентная схема
4.5.5 Сравнение с полным численным решением уравнений НИИ
4.5.6 Спектры импеданса при различных условиях
5 Анализ результатов теоретической обработки экспериментальных спектров импеданса. Зависимость толщины ДПС от плотности тока
5.1 Определение толщины ДПС по ширине спектра импеданса Варбурга
5.2 Определение толщины ДПС по точке максимума на спектре импеданса Варбурга
5.3 Способ определения толщины ДПС по данным ВЛХ и ХП при предельных плотностях тока и плотностях тока близких к нулю
5.4 Зависимость толщины ДПС от плотности тока

5.5 Частотно-зависимые и частотно-независимые составляющие импеданса мембранной системы
Список использованных источников
ПРИЛОЖЕНИЯ

Раствор
Мембрана |
Рисунок 1.7 — Схематичное распределение линий тока вблизи поверхности гомогенных (а) и гетерогенных (б) мембран [134]
Если же поверхность неоднородная, линии тока сгущаются на хорошо проводящих участках (эффект «воронки») (рис. 1.76); локальная плотность тока здесь существенно выше, чем в среднем по поверхности, а граничная концентрация гораздо ниже. При этом концентрация электролита вблизи проводящих участков падает быстрее и состояние, соответствующее переходному времени, наступает в системе быстрее. Различное строение поверхности мембраны влияет и на вид хронопотенциограммы (рис. 1.8).
У гетерогенных мембран скачок потенциала начинает расти значительно раньше, чем в случае гомогенной поверхности. Когда граничная концентрация на проводящих участках становится достаточно малой, доставка электролита начинает осуществляться в тангенциальном направлении. В результате скачок потенциала через гетерогенную мембрану растет быстрее (по сравнению с гомогенной мембраной) вначале после включения тока, и медленнее вблизи точки перегиба, что и объясняет более сглаженный вид кривой.