Polarisatie verwijst naar het fenomeen waarbij dingen onder bepaalde omstandigheden worden gepolariseerd, waardoor hun eigenschappen afwijken van hun oorspronkelijke staat. Natuurlijk vindt elektrodepolarisatie plaats tussen de twee elektroden (dat wil zeggen, de positieve en negatieve elektroden, of de anode en kathode) van de elektrolytische cel of batterij. Laat de positieve lading zich ophopen rond één elektrode of herstel het vermogen om continu elektronen te verliezen; laat tegelijkertijd de negatieve lading zich ophopen rond de andere elektrode of herstel het vermogen om elektronen te blijven accepteren.
1. Het concept van elektrodepolarisatie:
Onder onomkeerbare omstandigheden, wanneer een stroom door de elektrode vloeit, vindt een onomkeerbare elektrodereactie plaats. Op dit moment is de elektrodepotentiaal verschillend van de omkeerbare elektrodepotentiaal. Het fenomeen dat de elektrodepotentiaal en de omkeerbare elektrodepotentiaal afwijken wanneer de elektrode een stroom heeft, wordt elektrodepolarisatie genoemd. De kenmerken van elektrodepolarisatie zijn: de kathodepotentiaal is negatiever dan de evenwichtspotentiaal (kathodepolarisatie) en de anodepotentiaal is positiever dan de evenwichtspotentiaal (anodepolarisatie).
In het geval van een omkeerbare batterij bevindt de gehele batterij zich in een elektrochemische evenwichtstoestand en zijn de twee elektroden respectievelijk ook in evenwicht. De elektrodepotentiaal wordt bepaald door de Nernst-vergelijking, de gebalanceerde elektrodepotentiaal. Op dit moment is de stroom door de elektrode nul, dat wil zeggen dat de reactiesnelheid van de elektrode nul is. Als een stroom die niet nul is door de elektrode wordt geleid, moet de elektrodepotentiaal afwijken van de waarde van de evenwichtselektrodepotentiaal. Dit fenomeen wordt elektrodepolarisatie genoemd.
Elektrodepolarisatie (elektrodepolarisatie) Wanneer de elektronisch geleider in contact komt met de oplossing in het omringende gesteente, zal het een galvanische dubbele laag vormen, wat resulteert in een potentiaalsprong. Deze potentiaalsprong wordt de elektrodepotentiaal genoemd wanneer de elektronische geleider in contact is met de oplossing. Wanneer er een extern elektrisch veld is, zal de relatief gebalanceerde elektrodepotentiaalwaarde veranderen. Gewoonlijk wordt het verschil tussen de elektrodepotentiaal onder invloed van constante stroomdichtheid en de relatief gebalanceerde elektrodepotentiaal elektrodepolarisatie genoemd. Veelvoorkomende zijn elektrochemische polarisatie, concentratiepolarisatie enzovoort. De elektromotorische kracht die wordt veroorzaakt door elektrodepolarisatie wordt overspanning genoemd.
2. Redenen voor elektrodepolarisatie:
De reden voor elektrodepolarisatie: wanneer er een extern elektrisch veld is, zal de relatief gebalanceerde elektrodepotentiaalwaarde veranderen, wat leidt tot het verschijnen van elektrodepolarisatie.
1. Wanneer er een extern elektrisch veld is, zal de relatief gebalanceerde elektrodepotentiaalwaarde veranderen. In het algemeen wordt de afwijking van de elektrodepotentiaal onder een bepaalde stroomdichtheid van de relatief gebalanceerde elektrodepotentiaal elektrodepolarisatie genoemd. Veelvoorkomende zijn elektrochemische polarisatie (activeringspolarisatie), concentratiepolarisatie enzovoort. De elektromotorische kracht die wordt veroorzaakt door elektrodepolarisatie wordt overpotentiaal (overspanning) genoemd.
2. Elektrodepolarisatie kan worden onderverdeeld in concentratiepolarisatie en chemische polarisatie
Wanneer de stroom door de batterij of elektrolytische cel gaat, als het hele elektrodeproces wordt gecontroleerd door de diffusie en convectie van de elektrolyt, is de elektrolytconcentratie nabij de twee polen anders dan het lichaam van de oplossing, waardoor de elektrodepotentiaal van de anode en kathode om af te wijken van de evenwichtselektrodepotentiaal. Dit fenomeen wordt "concentratiepolarisatie" genoemd. Het kan worden verwijderd door de oplossing krachtig te roeren. Chemische polarisatie is gerelateerd aan de activeringsenergie van de reactie en kan niet worden geëlimineerd.
3. Het resultaat van elektrodepolarisatie:
Een elektrode heeft, in het geval van omkeerbaarheid, een zekere mate van elektrificatie op de elektrode, en brengt de overeenkomstige elektrodepotentiaal jr tot stand. Wanneer er een stroom door de elektrode vloeit en de elektrodereactie op het grensvlak tussen de elektrode en de oplossing niet snel genoeg verloopt, wat resulteert in een verandering in de mate van lading van de elektrode, kan de elektrodepotentiaal ook afwijken van jr.
Neem als voorbeeld de elektrode (Pt)H2(g)|H. Wanneer het reductie-effect van de kathode optreedt, kunnen de elektronen die de kathode bereiken niet op tijd worden verbruikt wanneer de stroom passeert, omdat de snelheid waarmee H naar H2 verandert niet snel genoeg is, waardoor de elektrode meer omkeerbaar wordt. In dit geval is er meer negatieve elektriciteit, waardoor de elektrodepotentiaal lager wordt dan jr.
Dit lagere potentieel kan de activering van de reactant bevorderen, dat wil zeggen de omzetting van H in H2 versnellen. Wanneer (Pt)H2(g)|H wordt gebruikt als anode om te oxideren, omdat de snelheid waarmee H2 in H verandert niet snel genoeg is, is het gebrek aan elektronen op de elektrode als gevolg van de doorlopende stroom ernstiger dan in de omkeerbare situatie, resulterend in een positievere lading van de elektrode, waardoor de elektrodepotentiaal hoger wordt dan jr.
Dit hogere potentieel is bevorderlijk voor het bevorderen van de activering van de reactanten en het versnellen van de transformatie van H2 in H. Als we dit uitbreiden naar alle elektroden, kan een conclusie van universele betekenis worden verkregen: wanneer er stroom doorheen gaat, vanwege de traagheid van de elektrochemische reactie, de mate van opladen van de elektrode is anders dan die in de omkeerbare situatie, wat leidt tot het fenomeen dat de elektrodepotentiaal afwijkt van jr, wat “Activeringspolarisatie” of “elektrochemische polarisatie” wordt genoemd.
Wanneer de elektrode wordt geactiveerd en gepolariseerd, zoals bij de concentratiepolarisatie, wordt de kathodepotentiaal altijd lager dan jr, en de anodepotentiaal altijd hoger dan jr. De absolute waarde van het verschil tussen de elektrodepotentiaal jI en jr veroorzaakt door activeringspolarisatie wordt "activeringsoverpotentiaal" genoemd. De grootte van de activeringsoverpotentiaal is een maat voor de activeringspolarisatie van de elektrode.
