La polarizzazione si riferisce al fenomeno in cui le cose sono polarizzate in determinate condizioni, causando la deviazione delle loro proprietà dal loro stato originale. Naturalmente, la polarizzazione degli elettrodi avviene tra i due elettrodi (cioè gli elettrodi positivo e negativo, o l'anodo e il catodo) della cella o batteria elettrolitica. Lascia che la carica positiva si accumuli attorno a un elettrodo o ripristini la capacità di perdere continuamente elettroni; allo stesso tempo lasciare che la carica negativa si accumuli attorno all'altro elettrodo o ripristinare la capacità di continuare ad accettare elettroni.
1. Il concetto di polarizzazione dell'elettrodo
In condizioni irreversibili, quando una corrente scorre attraverso l'elettrodo, si verifica una reazione irreversibile dell'elettrodo. In questo momento, il potenziale dell'elettrodo è diverso dal potenziale dell'elettrodo reversibile. Il fenomeno che il potenziale dell'elettrodo e il potenziale dell'elettrodo reversibile deviano quando l'elettrodo ha una corrente è chiamato polarizzazione dell'elettrodo. Le caratteristiche della polarizzazione dell'elettrodo sono: il potenziale del catodo è più negativo del potenziale di equilibrio (polarizzazione del catodo) e il potenziale dell'anodo è più positivo del potenziale di equilibrio (polarizzazione dell'anodo).
Nel caso di una batteria reversibile, l'intera batteria è in uno stato di equilibrio elettrochimico e anche i due elettrodi sono rispettivamente in equilibrio. Il potenziale dell'elettrodo è determinato dall'equazione di Nernst, che è il potenziale dell'elettrodo bilanciato. In questo momento, la corrente attraverso l'elettrodo è zero, cioè la velocità di reazione dell'elettrodo è zero. Se una corrente diversa da zero viene fatta passare attraverso l'elettrodo, il potenziale dell'elettrodo deve deviare dal valore del potenziale dell'elettrodo di equilibrio. Questo fenomeno è chiamato polarizzazione dell'elettrodo.
Polarizzazione dell'elettrodo (polarizzazione dell'elettrodo) Quando il Elettronico conduttore è a contatto con la soluzione nella roccia circostante, formerà un doppio strato galvanico, con conseguente potenziale salto. Questo salto di potenziale è chiamato potenziale dell'elettrodo quando il conduttore elettronico è in contatto con la soluzione. Quando c'è un campo elettrico esterno, il valore del potenziale dell'elettrodo relativamente bilanciato cambierà. Di solito la differenza tra il potenziale dell'elettrodo sotto l'azione della densità di corrente costante e il potenziale dell'elettrodo relativamente bilanciato è chiamata polarizzazione dell'elettrodo. Quelli comuni sono la polarizzazione elettrochimica, la polarizzazione della concentrazione e così via. La forza elettromotrice causata dalla polarizzazione dell'elettrodo è chiamata sovratensione.
2. Motivi per la polarizzazione degli elettrodi
Il motivo della polarizzazione dell'elettrodo: quando c'è un campo elettrico esterno, il valore del potenziale dell'elettrodo relativamente bilanciato cambierà, portando alla comparsa della polarizzazione dell'elettrodo.
1. Quando c'è un campo elettrico esterno, il valore del potenziale dell'elettrodo relativamente bilanciato cambierà. Generalmente, la deviazione del potenziale dell'elettrodo sotto una certa densità di corrente dal potenziale dell'elettrodo relativamente bilanciato è chiamata polarizzazione dell'elettrodo. Quelli comuni sono la polarizzazione elettrochimica (polarizzazione di attivazione), la polarizzazione di concentrazione e così via. La forza elettromotrice causata dalla polarizzazione dell'elettrodo è chiamata sovratensione (sovratensione).
2. La polarizzazione dell'elettrodo può essere suddivisa in polarizzazione della concentrazione e polarizzazione chimica
Quando la corrente passa attraverso la batteria o la cella elettrolitica, se l'intero processo dell'elettrodo è controllato dalla diffusione e convezione dell'elettrolita, la concentrazione dell'elettrolita vicino ai due poli è diversa dal corpo della soluzione, causando il potenziale dell'elettrodo dell'anodo e catodo deviare dal potenziale dell'elettrodo di equilibrio. Questo fenomeno è chiamato "polarizzazione di concentrazione". Può essere eliminato agitando energicamente la soluzione. La polarizzazione chimica è correlata all'energia di attivazione della reazione e non può essere eliminata.
3. Il risultato della polarizzazione dell'elettrodo
Un elettrodo, nel caso di reversibilità, presenta un certo grado di elettrificazione sull'elettrodo e stabilisce il corrispondente potenziale di elettrodo jr. Quando una corrente scorre attraverso l'elettrodo, se la reazione dell'elettrodo all'interfaccia elettrodo-soluzione non procede abbastanza velocemente, con conseguente variazione del grado di carica dell'elettrodo, anche il potenziale dell'elettrodo può deviare da jr.
Prendiamo come esempio l'elettrodo (Pt)H2(g)|H. Quando si verifica l'effetto di riduzione del catodo, poiché la velocità di trasformazione di H in H2 non è abbastanza veloce, gli elettroni che raggiungono il catodo non possono essere consumati in tempo al passaggio della corrente, rendendo l'elettrodo più reversibile. In questo caso, c'è più elettricità negativa, così che il potenziale dell'elettrodo diventa inferiore a jr.
Questo potenziale inferiore può favorire l'attivazione del reagente, cioè accelerare la conversione di H in H2. Quando (Pt)H2(g)|H viene utilizzato come anodo per ossidare, poiché la velocità con cui H2 si trasforma in H non è abbastanza veloce, la mancanza di elettroni sull'elettrodo dovuta alla corrente che lo attraversa è più grave che nell'anodo situazione reversibile, con conseguente elettrodo con carica più positiva, quindi il potenziale dell'elettrodo diventa superiore a jr.
Questo potenziale più elevato è favorevole a favorire l'attivazione dei reagenti e ad accelerare la trasformazione di H2 in H. Estendendo ciò a tutti gli elettrodi si può arrivare ad una conclusione di portata universale: quando c'è passaggio di corrente, a causa della lentezza del Nella reazione elettrochimica, il grado di carica dell'elettrodo è diverso da quello della situazione reversibile, il che porta al fenomeno della deviazione del potenziale dell'elettrodo da jr, che è chiamato “polarizzazione di attivazione” o “polarizzazione elettrochimica”.
Quando l'elettrodo è attivato e polarizzato, come nella polarizzazione a concentrazione, il potenziale catodico diventa sempre inferiore a jr e il potenziale anodico diventa sempre superiore a jr. Il valore assoluto della differenza tra il potenziale dell'elettrodo jI e jr causato dalla polarizzazione di attivazione è chiamato “sovrapotenziale di attivazione”. L'entità della sovratensione di attivazione è una misura della polarizzazione di attivazione dell'elettrodo.
