Кинетика катодного восстановления кислорода в расплавленных хлоридах щелочных металлов

• Автор: Николаева, Елена Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 130 с. : ил

Оглавление
Введение

1. Экспериментальная часть

1.1 Кислородный электрод.

1.2 Хлорный электрод сравнения

1.3 Подготовка других материалов, используемых

в исследованиях

1.4 Устойство экспериментальной ячейки

1.5 Методика приготовления разбавленных растворов кислородных

соединений щелочных металлов в их хлоридах.

1.6 Эдс ячеек с кислородным и хлорным электродами.

1.7 Зависимость эдс ячеек с кислородным и хлорным электродами
от парциального давления кислорода и состава электролита
1.8 Методика стационарных поляризационных измерений.
1.9 Оценка источников погрешности измерений.
1.9.1 Погрешности измерения потенциала платинового электрода
1.9.2 Погрешности установки и измерения тока.
1.9.3 Погрешность измерения площади рабочего электрода.
1.9.4 Определение границ погрешности результата измерения
2. Вольтамперные параметры электровосстановления кислорода на платиновом электроде в расплавленных хлоридах щелочных металлов
2.1 Влияние концентрации кислородных ионов в хлоридных расплавах
на поляризацию кислородного электрода
2.2 Поляризация кислородного электрода при различных парциальных давлениях кислорода над расплавом.
2.3 Влияние температуры на поляризацию кислородного электрода
3. Диффузионное перенапряжение при восстановлении кислорода
4. Концентрационные изменения в приэлектродном слое при катодной поляризации кислородного электрода
в хлоридных расплавах.
4.1 Растворимость кислорода в расплавленных хлоридах щелочных
металлов
4.2 Изменение концентраций кислородсодержащих частиц в приэлектродном слое.
5. Оценка коэффициентов диффузии кислородсодержащих частиц из экспериментальных поляризационных кривых
6. Выводы
7. Литература
8. Приложения.
Введение


При повышении температуры от 0 до 0 С толщина пленки возрастает от 7 до А. Рост происходит за счет диффузии катионов платины на поверхность и их взаимодействия с кислородом. Пленка имеет неопределенный оксидный состав. Кислород может входить в ее состав в виде молекулярного иона. Такая пленка должна обладать ионной проводимостью ,. По мнению некоторых исследователей, платина образует три вида оксидов РЮ, РЮ2, РО . Имеются отдельные сообщения об оксидах РЮ3, РОз, Рг8 . В области потенциалов, где происходит ионизация кислорода, поверхность электрода может оказаться покрытой оксидом или оставаться относительно свободной иметь малое заполнение адсорбированным кислородом. В расплавленных карбонатах поверхностные оксиды рассматривались, как промежуточные в катодных и анодных процессах . В работе исследовали поведение кислородного платинового электрода в расплавах бисульфатов. Оптическим и электрохимическим методом было установлено, что количество кислорода, адсорбированного на платине, возрастает с при смещении электродного потенциала платины в положительную сторону относительно водородного электрода. Колотий и Делимарский показали, что наличие на платине оксидной пленки не противоречит мнению о кислородной функции платинового электрода. Однако, как было показано другими исследователями , работа электрода возможна только при определенных концентрациях кислородных ионов в исследуемом расплаве. Эти оптимальные концентрации оксидных ионов зависят от состояния поверхности платинового электрода. Из приведенных литературных данных следует, что платину в определенных условиях можно использовать в качестве подложки кислородного электрода. В последние годы много внимания уделялось изучению мембранного кислородного электрода , , . Такой электрод широко используется для измерения парциального давления кислорода в газах, измерения растворимости кислорода в металлах, измерения давления диссоциации твердых оксидов, измерения активности кислорода в расплавленных солях. Диоксид циркония стабилизируют обычно добавкой нескольких процентов , , Уз, чтобы повысить ее электропроводность. Это дает возможность применять мембранный электрод при температурах выше К. Твердоэлектролитная мембрана служит средой для переноса оксид иона, так как электродный процесс на ней не протекает. Ее особенно удобно использовать в расплавах, обладающих восстановительными свойствами, так как исключается их контакт с кислородом . Такой электрод является обратимым только по отношению к О2 ионам, содержащимся в расплаве а не к ионам 2 и . Поэтому мы сочли невозможным использовать такой электрод в наших исследованиях. Трудно подобрать материал контейнера для платинокислородного электорода, не взаимодействующий даже с разбавленными 1 мол. Такие часто используемые материалыизоляторы, как кварц и фарфор растворяются довольно быстро. Концентрация оксидов в расплавленном хлориде щелочного металла, помещенном в контейнер из этих материалов, постоянно возрастает . В литературе имеются данные о возможности использования в таких расплавах изделий из спеченного оксида алюминия алунда, корундиза , , , , . В то же время известно что воздействие, например, паров щелочного металла и его оксида может разрушать муллитовую и корундовую огнеупорную футеровку газовых реакторов за счет образования высокоосновных алюминатов щелочных металлов . Однако в условиях наших экспериментов, когда концентрация оксидных соединений в расплаве не превышает 1 мол. В работе исследовалось влияние контейнера из оксида алюминия на состав расплава и э. После выдержки исследуемого расплава сульфата натрия, содержащего 1 мол. Ыа, в течении 8 часов в алундовом тигле был проведен атомноабсорбционный анализ застывшего плава, который показал, что лишь 6 оксида вступило во взаимодействие с А2О3 с образованием алюмината. Добавка такого количества алюмината в расплав во время потенциометрических измерений не оказала никакого влияния на потенциал кислородного электрода. В нашей работе проводился атомноабсорбционный анализ предел чувствительности его составляет 0,, мас.