Polarisasi merujuk kepada fenomena di mana benda terpolarisasi dalam keadaan tertentu, menyebabkan sifatnya menyimpang daripada keadaan asalnya. Sudah tentu, polarisasi elektrod berlaku di antara dua elektrod (iaitu, elektrod positif dan negatif, atau anod dan katod) sel elektrolitik atau bateri. Biarkan cas positif terkumpul di sekitar satu elektrod atau memulihkan keupayaan untuk kehilangan elektron secara berterusan; pada masa yang sama biarkan cas negatif terkumpul di sekeliling elektrod lain atau memulihkan keupayaan untuk terus menerima elektron.
1. Konsep polarisasi elektrod
Di bawah keadaan tak boleh balik, apabila arus mengalir melalui elektrod, tindak balas elektrod tak boleh balik berlaku. Pada masa ini, potensi elektrod adalah berbeza daripada potensi elektrod boleh balik. Fenomena bahawa potensi elektrod dan potensi elektrod boleh balik terpesong apabila elektrod mempunyai arus dipanggil polarisasi elektrod. Ciri-ciri polarisasi elektrod ialah: potensi katod lebih negatif daripada potensi keseimbangan (polarisasi katod), dan potensi anod lebih positif daripada potensi keseimbangan (polarisasi anod).
Dalam kes bateri boleh balik, keseluruhan bateri berada dalam keadaan keseimbangan elektrokimia, dan kedua-dua elektrod juga berada dalam keseimbangan masing-masing. Keupayaan elektrod ditentukan oleh persamaan Nernst, iaitu potensi elektrod seimbang. Pada masa ini, arus melalui elektrod adalah sifar, iaitu, kadar tindak balas elektrod adalah sifar. Jika arus bukan sifar dialirkan melalui elektrod, potensi elektrod mesti menyimpang daripada nilai potensi elektrod keseimbangan. Fenomena ini dipanggil polarisasi elektrod.
Polarisasi elektrod (pengutuban elektrod) Apabila Elektronik konduktor bersentuhan dengan larutan dalam batuan sekeliling, ia akan membentuk lapisan berganda galvanik, mengakibatkan lompatan yang berpotensi. Lompatan berpotensi ini dipanggil potensi elektrod apabila konduktor elektronik bersentuhan dengan larutan. Apabila terdapat medan elektrik luaran, nilai potensi elektrod yang agak seimbang akan berubah. Biasanya perbezaan antara potensi elektrod di bawah tindakan ketumpatan arus malar dan potensi elektrod yang agak seimbang dipanggil polarisasi elektrod. Yang biasa ialah polarisasi elektrokimia, polarisasi kepekatan dan sebagainya. Daya gerak elektrik yang disebabkan oleh polarisasi elektrod dipanggil voltan lampau.
2. Sebab polarisasi elektrod
Sebab polarisasi elektrod: apabila terdapat medan elektrik luaran, nilai potensi elektrod yang agak seimbang akan berubah, yang membawa kepada kemunculan polarisasi elektrod.
1. Apabila terdapat medan elektrik luar, nilai potensi elektrod yang agak seimbang akan berubah. Secara amnya, sisihan potensi elektrod di bawah ketumpatan arus tertentu daripada potensi elektrod yang agak seimbang dipanggil polarisasi elektrod. Yang biasa ialah polarisasi elektrokimia (polarisasi pengaktifan), polarisasi kepekatan dan sebagainya. Daya gerak elektrik yang disebabkan oleh polarisasi elektrod dipanggil lebihan potensi (overvoltage).
2. Polarisasi elektrod boleh dibahagikan kepada polarisasi kepekatan dan polarisasi kimia
Apabila arus melalui bateri atau sel elektrolitik, jika keseluruhan proses elektrod dikawal oleh resapan dan perolakan elektrolit, kepekatan elektrolit berhampiran dua kutub adalah berbeza daripada badan larutan, menyebabkan potensi elektrod anod dan katod untuk menyimpang daripada potensi elektrod keseimbangan. Fenomena ini dipanggil "polarisasi kepekatan". Ia boleh dihapuskan dengan mengacau larutan dengan kuat. Polarisasi kimia berkaitan dengan tenaga pengaktifan tindak balas dan tidak boleh dihapuskan.
3. Hasil polarisasi elektrod
Elektrod, dalam kes keterbalikan, mempunyai tahap elektrifikasi tertentu pada elektrod, dan menetapkan potensi elektrod yang sepadan jr. Apabila arus mengalir melalui elektrod, jika tindak balas elektrod pada antara muka larutan elektrod tidak berjalan dengan cukup pantas, mengakibatkan perubahan dalam tahap cas elektrod, potensi elektrod juga boleh menyimpang daripada jr.
Ambil elektrod (Pt)H2(g)|H sebagai contoh. Apabila kesan pengurangan katod berlaku, kerana kadar H berubah kepada H2 tidak cukup pantas, elektron yang sampai ke katod tidak boleh digunakan dalam masa apabila arus berlalu, menjadikan elektrod lebih boleh diterbalikkan. Dalam kes ini, terdapat lebih banyak elektrik negatif, supaya potensi elektrod menjadi lebih rendah daripada jr.
Potensi yang lebih rendah ini boleh menggalakkan pengaktifan bahan tindak balas, iaitu, mempercepatkan penukaran H kepada H2. Apabila (Pt)H2(g)|H digunakan sebagai anod untuk mengoksida, kerana kadar H2 berubah kepada H tidak cukup pantas, kekurangan elektron pada elektrod disebabkan oleh arus yang melalui adalah lebih serius daripada di keadaan boleh balik, mengakibatkan elektrod dengan cas Lebih positif, jadi potensi elektrod menjadi lebih tinggi daripada jr.
Potensi yang lebih tinggi ini kondusif untuk menggalakkan pengaktifan bahan tindak balas dan mempercepatkan perubahan H2 kepada H. Melanjutkan ini kepada semua elektrod, kesimpulan yang mempunyai kepentingan sejagat boleh diperolehi: apabila terdapat arus yang melalui, disebabkan oleh kelambatan tindak balas elektrokimia, tahap pengecasan elektrod adalah berbeza daripada yang dalam keadaan boleh balik, yang membawa kepada fenomena bahawa potensi elektrod menyimpang daripada jr, yang dipanggil "Polarisasi pengaktifan" atau "polarisasi elektrokimia".
Apabila elektrod diaktifkan dan terkutub, seperti dalam polarisasi kepekatan, potensi katod sentiasa menjadi lebih rendah daripada jr, dan potensi anod sentiasa menjadi lebih tinggi daripada jr. Nilai mutlak perbezaan antara potensi elektrod jI dan jr yang disebabkan oleh polarisasi pengaktifan dipanggil "overpotensial pengaktifan". Magnitud lebihan potensi pengaktifan ialah ukuran polarisasi pengaktifan elektrod.
