Катодное осаждение меди и выделение водорода в узких формообразующих углублениях и отверстиях в условиях ультразвуковой кавитации для технологии субмиллиметровой гальванопластики и водородной энергетики

• Автор: Ловцова, Лариса Геннадиевна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Применение ультразвука для интенсификации электрохимических процессов. Литературный обзор.

1.1. Влияние ультразвука на некоторые электрохимические реакции

1.2. Физическая химия процессов кавитации

1.3. Некоторые проблемы водородной энергетики.

Глава 2. Теоретические исследования

2.1. Влияние ультразвуковой кавитации на селективное электроосаждение металла в каналы субмиллиметровых формообразующих углублений

2.1.1. Задача теплопроводности в условиях УЗ кавитации

2.1.2. Теоретические уравнения кинетики электроосаждения меди на поверхности пластины матрицы электроосаждения меди в условиях УЗ кавитации
2.1.3. Теоретические уравнения кинетики электроосаждения меди в каналах формообразующих углублений в условиях УЗ кавитации
2.2 влияние ультразвуковой кавитации на катодное выделение водорода в каналах субмиллиметровых отверстий
Глава 3. Экспериментальные исследования.
3.1. Методика эксперимента
3.1.1. СЭО металлов
3.1.2. Соновыделение водорода в сублимированных отверстиях З.2 ЛокальноесоноэлектроосаждениеСи в сублимированных формообразующих углублениях А1 и Ъа матриц
3.3. Соноэлектрохимическая генерация водорода
в металлизированных каналах субмиллиметровых отверстий
Глава 4. Перспективы практического применения стимулированных ультразвуковой кавитацией электрохимических процессов в технологиях субмиллиметровой медной соногальванопластики и водородной энергетики
4.1. Технология изготовления ТЭНов для кипятильников парогенераторов с высокоэффективной теплообменностью на основе элементов искусственной субмиллиметровой шероховатости
4.2. Технология изготовления перфорированных диэлектрических металлизированных электродов для высокоскоростного катодного соединения водорода в ультразвуковых кавитационных полях с целью применения в системах водородной энергетики
Список цитируемой литературы
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Влияние ультразвука на электрохимические реакции. В ряде работ рассматривается механизм воздействия ультразвука на электрохимические процессы. Наступает довольно интенсивное перемешивание жидкой среды, а при интенсивностях ультразвука больших, чем 1 Втсм2, наблюдается эффект кавитации, при котором в жидкости образуются полости, заполненные парами жидкости и газами, растворенными в ней. При схлопывании этих полостей возникают местные ударные давления волны и создается локальное повышение температуры, что сопровождается электрическими разрядами, сонолюминесценцией и даже выделением мягкого рентгеновского излучения 6. При низких частотах кавитация возникает при меньших интенсивностях ультразвука, чем при высоких. Шлихтинга, облегчение разряда реагирующих ионов, изменение химической поляризации, десорбция с электродной поверхности молекулблокираторов активных центров или каталитических ядов и т. Кинетика электродных процессов определяется соотношением между перенапряжениями переноса заряда, диффузии, химической реакции и фазового превращения, а также состоянием двойного электрического слоя и адсорбцией на границе раздела фаз 7. Влияние ультразвука на эти факторы весьма различно. Ультразвуковой ветер способствует выравниванию концентрации ионов, удалению газов и продуктов реакции с поверхности электрода. Кавитация, электрические разряды и локальный перегрев влияют на электрохимическое состояние поверхности и ориентацию частиц. Ультразвуковое поле способно также изменять состояние ионных атмосфер, энергию дегидратации молекул, возбуждать их электронные оболочки. Кавитация уменьшает, тем самым, концентрационную и химическую поляризацию, а также способствует ускорению переноса заряда через границу раздела фаз. Кроме того, кавитационные ударные волны вызывают диспергирование кристаллизационных зародышей и самих кристаллов, уменьшая фазовую поляризацию. В работе 8 приведены данные по изменению состояния двойного электрического слоя и электропроводности раствора в приэлектродной области под действием ультразвуковых волн и частичной дегидратации ионов при кавитации. В работе 9 отмечено, что ультразвук оказывает влияние на равновесный потенциал электрода без тока и на перенапряжение выделения металла при электроосаждении. Направление и величина изменения поляризации зависит от многих условий. При низких же плотностях тока, ультразвук либо не изменяет потенциал осаждения, либо увеличивает перенапряжение при осаждении металла из электролитов, содержащих примеси ПАВ поверхностноактивные вещества. Рост перенапряжения интерпретируется в 9 как результат увеличения скорости пассивации поверхности электрода под действием ультразвука. Особенно сильное влияние ультразвука обнаружено при электроосаждении никеля и меди , что, по мнению авторов, объясняется снижением поляризации, которое происходит вначале изза перемешивания раствора, а затем изза изменения эффективной площади катода. В работе приводятся данные о значительном уменьшении поляризации выделения водорода и кислорода при электролизе под действием ультразвука. В отмечается увеличение электропроводности электролита при ультразвуковом облучении за счет дегазации объема жидкой фазы. Ультразвук сильно влияет и на структуру полученных осадков. Так как в результате акустического воздействия снижается поляризация осаждения металлов, то следовало бы ожидать укрупнения кристаллических зерен металла, однако осадки образуются, как правило, более плотные и мелкокристаллические. Это объясняется тем, что ультразвук увеличивает степень пассивации поверхности катода, а также дисперсность зародышей кристаллизации 9. Отмечается, что ультразвук повышает микротвердость осадков за счет уменьшения размера кристаллического зерна, повышения плотности упаковки, уменьшения искажений кристаллической решетки и содержания водорода в осадке, изменения формы кристаллов . В работе сообщается о снижении пористости осадков, полученных в ультразвуковом поле, однако при значительной интенсивности колебаний пористость металлического покрытия может и возрастать.