第11节 扩散层中电场对稳态扩散的影响 苏州大学 徐艳辉.pdfVIP

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第11节 扩散层中电场对稳态扩散的影响 苏州大学 徐艳辉.pdf

第十一节扩散层中电场对稳态 扩散的影响 徐艳辉博士 苏州大学化学电源研究所 第十一节扩散层中电场对稳态扩散的影响 苏州大学化学电源研究所 徐艳辉 • 假设一个阴极金属电沉积的过程 Mn++neM • 景象:正离子受到双重作用,电场与 浓度场方向(从高到低) 浓度场,二者作用方向相同,电场促 进了正离子还原反应时的液相传质速 电场作用 度。(如果液相中存在大量支持电解 质,那么扩散层中的电场影响可以被 M+n 忽略,此时只考虑扩散传质;如果不 扩散作用 存在支持电解质,那么扩散层中的电 场作用就不能被忽略,此时必须考虑 电场方向(从高到低) 电场作用对液相传质的影响。 • 右侧图像表明,由于电场的作用,对 电场力 于阳离子还原过程,稳态电流要比存 扩散力 M-n 在支持电解质时要大。 • 阴离子受到浓度场与电场作用力相 反,稳态下相互抵消 第十一节扩散层中电场对稳态扩散的影响 苏州大学化学电源研究所 徐艳辉 定量关系推导:电场促进传质 阳离子满足  I D n dcM n E u0 n c n nF M  dx  x M M D n dcA n E u0 nc n 0 阴离子满足 A  dx  x A A + - 假设n =n =n RT 0 c c c D u 电中性条件 M n A n nF 上面数个方程消去E ,得到 x dc I 2nFD M n dx 方程说明由于扩散层中电场的存在使稳态电流增大一倍 第十一节扩散层中电场对稳态扩散的影响 苏州大学化学电源研究所 徐艳辉 第十一节扩散层中电场对稳态扩散的影响 苏州大学化学电源研究所 徐艳辉 定量关系推导:电场抑制传质 • 对于阳离子阳极氧化、阴离子阴极还原,扩散层电场抑 制传质,使稳态电流减小; • 对于阳离子阴极还原、阴离子阳极氧化过程,扩散层电 场促进传质,使稳态电流增大一倍 • 上述仅仅分析了反应粒子,如果产物粒子是溶于液相的 带电粒子,还要考虑电场对产物粒子的作用 • 练习题:推导出阳离子阳极氧化过程中扩散层电场对稳 态电流的影响的定量关系,假设产物不溶。 • 练习题:推导出金属阳极氧化溶解过程中扩散层电场对 稳态电流影响的定量关系,产物完全可溶。 第十一节扩散层中电场对稳态扩散的影响 苏州大学化学电源研究所 徐艳辉

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