В электрохимии , фарадеевское сопротивление [1] [2] является сопротивление и емкость , действующим совместно на поверхности электрода в электрохимической ячейке . Ячейка может работать либо как гальваническая ячейка, генерирующая электрический ток, либо, наоборот, как электролитическая ячейка, использующая электрический ток для запуска химической реакции . В простейшем нетривиальном случае фарадеевский импеданс моделируется как один резистор и один конденсатор, соединенные параллельно, а не, скажем, последовательно или как линия передачи с несколькими резисторами и конденсаторами.
Механизм [ править ]
Сопротивление возникает из-за преобладающих ограничений доступности (локальной концентрации) и подвижности ионов, движение которых между электролитом и электродом составляет фарадеевский ток . Емкость - это емкость конденсатора, образованного электролитом и электродом, разделенных длиной экранирования Дебая и создающих емкость двойного слоя.на границе электролит-электрод. Когда подача ионов не удовлетворяет потребности, создаваемой потенциалом, сопротивление увеличивается, в результате чего возникает эффект источника или стока постоянного тока, и тогда говорят, что ячейка поляризована на этом электроде. Степень поляризации и, следовательно, фарадеевский импеданс можно контролировать, изменяя концентрацию ионов электролита и температуру, перемешивая электролит и т. Д. Химический состав поверхности раздела электролит-электрод также является решающим фактором.
Электроды, выполненные в виде гладких плоских листов металла, имеют наименьшую площадь поверхности. Площадь можно увеличить, используя тканую сетку или пористые или спеченные металлы. В этом случае фарадеевский импеданс может быть более подходящим образом смоделирован как линия передачи, состоящая из последовательно соединенных резисторов и параллельно соединенных конденсаторами.
Диэлектрическая спектроскопия [ править ]
За последние два десятилетия фарадеевский импеданс стал основой важного метода в форме спектрального анализа, применимого к широкому спектру материалов. Этот метод зависит от емкостной составляющей фарадеевского импеданса. В то время как резистивная составляющая не зависит от частоты и может быть измерена с помощью постоянного тока , полное сопротивление емкостной составляющей бесконечно при постоянном токе (нулевой проводимости ) и уменьшается обратно пропорционально частоте приложенного сигнала переменного тока . Изменение этой частоты при мониторинге фарадеевского импеданса обеспечивает метод спектрального анализа состава материалов на границе раздела электрод-электролит, в частности их электрического дипольного момента в ролидиэлектрик конденсатора. Этот метод дает представление о конструкции батареи, характеристиках новых конструкций топливных элементов , биомолекулярных взаимодействиях и т. Д.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 27 ноября 2014 года . Проверено 22 марта 2015 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ https://web.archive.org/web/20150213200342/https://ocw.mit.edu/courses/chemical-engineering/10-626-electrochemical-energy-systems-spring-2011/lecture-notes/MIT10_626S11_lec06 .pdf
