Двойной электрический слой и кинетика анодных процессов на электродах из кадмия и кадмий-никелевых сплавов

• Автор: Чеботарев, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 139 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Современное представление о природе анодных и катодных процессов на кадмиевом электроде

1.1.1. Анодное окисление и пассивация кадмиевого электрода в щелочных растворах

1.1.2. Изучение анодного поведения кадмиевого электрода импедансным методом.

1.1.3. Исследования свойств двойного электрического слоя па кадмиевом электроде.

1.1.4. Кинетика и механизм катодного процесса на кадмиевом электроде в щелочи

1.2. Механизм активирующего действия никеля II на работу кадмиевого электрода

1.3. Роль сплавообразования кадмия с никелем в механизме

активирования.

Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Объекты исследования.
2.2. Методика химического анализа кадминникелевых сплавов
2.3. Используемые реактивы и их очистка
2.4. Методика подготовки поверхности электродов из кадмия и кадмийникелевых сплавов.
2.5. Методика измерений кривых дифференциальной емкости и импедансных исследований
2.6. Методика электрохимических измерений.
2.7. Статистическая обработка результатов.
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ НА КАДМИЙНИКЕЛЕВЫХ СПЛАВАХ
3.1. Влияние концентрации электролита и природы материала электрода
3.2. Оценка истинной поверхности электродов.
3.3. Влияние плотности заряда поверхности электродов на емкость плотной части двойного электрического слоя.
3.4. Заключение.
Глава 4. СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АНОДНОГО РАСТВОРЕНИЯ И ПАССИВАЦИИ КАДМИЯ И КАДМИЙНИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ В ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРАХ ИМПЕДАНСНЫМ МЕТОДОМ.
4.1. Общая характеристика анодного процесса.
4.2. Импеданс электродов из кадмия и кадмийникслсвых сплавов в области анодных потенциалов
4.3. Исследование фарадсевского импеданса процесса анодного окисления электродов из кадмия и кадмийннкелевых сплавов
4.3.1. Стационарный потенциал.
4.3.2. Область потенциалов активного растворения
4.3.3. Область потенциалов пассивного состояния
4.4. Заключение.
Глава 5. ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ АНОДНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДОВ ИЗ КАДМИЯ И КАДМИЙНИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОВ.
5.1. Потенцностатическое окисление
5.1.1. Влияние анодного потенциала.
5.1.2. Влияние времени окисления.
5.2. Гальваностатическое окисление.
5.3. Заключение
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Установлен факт снижения адсорбционной способности молекул воды на электродах из кадмийникслевых сплавов по сравнению с кадмиевым электродом. Показано, что фарадеевский импеданс исследуемых электродов в области потенциалов активного растворения и пассивного состояния может интерпретироваться адсорбционным импедансом, связанным с адсорбцией гидроксильных ионов на их поверхности. Анализ соответствующей эквивалентной электрической схемы исследуемых систем позволил определить кинетические параметры анодного процесса плотность тока обмена процесса окисления кадмия и кадмиевого компонента из кадмийникелсвых сплавов и обменную скорость процесса адсорбции гидроксильных ионов на поверхности исследуемых электродов. Установлено снижение этих кинетических параметров при переходе от кадмиевого электрода к электродам из кадмийникелевых сплавов. Показана возможность интерпретации фарадеевского импеданса в пассивной области потенциалов импедансом кристаллизации, связанным с процессом образования и растворения фазовой пленки гидроксида кадмия на поверхности электродов. Рассчитаны значения константы скорости кристаллизации гидроксида кадмия и совместных кадмийникелевых гидроксидных фаз. Установлено снижение величины константы скорости процесса кристаллизации гидроксида кадмия при переходе от кадмиевого электрода к электродам из кадмийникелевых сплавов. Импедансным методом доказано, что совместные кадмийникелевые гидроксидные системы имеют более высокую растворимость и низкую скорость старения по сравнению с чистым гидроксидом кадмия и, что кадмийникелсвые сплавы обладают низкой скоростью перекристаллизации по сравнению с чистым кадмием. С изменением этих свойств связано так называемое диспергирующее и стабилизирующее влияние никеля на работу кадмиевого электрода. Практическая значимость. Полученные данные позволили более детально понять механизм активирующего и стабилизирующего действия никеля на работу кадмиевого электрода, что имеет большое значение для дальнейшего совершенствования характеристик пористых кадмиевых электродов и технологии их изготовления. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на 4ой Международной конференции Фундаментальные проблемы электрохимической энергетики Саратов, , на ом Менделеевском съезде по общей и прикладной химии С. Петербург, , на 1ой Всероссийской конференции молодых ученых Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии Саратов, . Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ в виде статей и тезисов докладов. Глава 1. Современная теория кадмиевого электрода хорошо разработана. Существенный вклад в ее развитие внесли и исследователи Саратовского госуниверситета. Ими создана адсорбционнохимическая теория процессов анодного растворения и пассивации кадмиевого электрода в щелочном растворе, изучено строение границы раздела кадмиевый электрод щелочной электролит и доказана возможность специфической адсорбции гидроксильных ионов на поверхности кадмиевого электрода, изучен механизм процессов катодного восстановления гидроксида кадмия и показано влияние структуры анодных продуктов на кинетику и механизм этого процесса, разработана теория активирования кадмиевого электрода соединениями никеля, в которой особая роль принадлежит процессам сплавообразования между кадмием и никелем при заряде электрода, проанализированы факторы влияющие на формирование оптимальной пористой структуры кадмиевого электрода. В предлагаемом аналитическом обзоре коротко рассмотрим основные положения теории кадмиевого электрода и определим направления исследований, которые послужат для дальнейшего сс совершенствования. В настоящее время известно несколько монографий и обзоров, посвященных изучению анодных процессов на кадмиевом электроде в щелочи 1 6. В и, наоборот, очень широкая область потенциалов пассивного состояния более 1. В, а также высокое перенапряжение выделения кислорода см. СбОНз растворимость гидроксида кадмия в концентрированных растворах КОН от 2 до М изменяется в пределах от 0.