北航电化学原理课件第6章液相传质步骤动力学.

1、特别说明此资料来自豆丁网（）您现在所看到的文档是使用下载器所生成的文档 此文档的原件位于感谢您的支持抱米花http:/www.doci n. com/p-34164731.html8EIHAN0 UNlVtRSITV8EIH ARO UNIVER SITV重点要求反应粒子在溶液中的传质方式与速度稳态扩散过程的基本动力学规律非稳态扩散过程的特点浓差极化的基本规律及其判别，在动力学 中减小浓差极化的方法第一节BFIH ARO UNIVFR6ITV液相传质的三种方式电迁移(migration)：电解质溶液中的 带电粒子在电场作用下沿着一定的方向 移动。对流(convection)：部分溶液与另一 部

2、分溶液之间的相对流动。扩散(diffusion)：溶液中某一组分自发 地从高浓度区域向低浓度区域移动。58EIHAN0 UNlVtRSITV三种传质方式的比较、'達质方式区别电迁移对流扩散动力电场力重力差 外力化学位梯度传输的物质带电粒子任何微粒任何微粒传质区域61X > /3 <x<l速度J, =±CZ /,£A 5、r小de.a共京航空航夭大于8FIHAN0 UNIVFRBITY电极表面传质区域的划分X。 X】X58EIHAN0 UNlVtRSITV8EIH ARO UNI VfR SITY第二节稳态扩散过程8SIH ANO UNIVFRBIT

3、Y理想稳态扩散的动力学规律对于反应：O + ne=> R稳态扩散的电流密度c°_c”i = nF(-Jl) = nFDt 亠厂丄丄亠一C°极限扩散电流密度：id = nFD.5丿 tEIH AHO UNIVf R BIT V稳态扩散的特点：1. Dt Tt离了运动速度Tt g T2. i oc (c° _c ' )3. i与诚反比4.当 c；=0 时,出现极限扩散电流OEIH AMO UNIVfRSITV真实条件下的稳态扩散过程（对流扩散）对流扩散理论的前提条件:对流是平行于电极表面的层流;忽略电迁移作用。注：稳态扩散的必要条件：一定强度的 对流的存

4、在。8FIHAN0 UNIVFRSITV电极表面附近的液流现象及传质作用边界层：按流体力 的液8FIHAN0 UNIVFRSITV8FIHAN0 UNIVFRSITV6 F 1 H AMO UNIVERSITY扩散层：根据扩散传质理论，紧靠电 efF1111极表面附近，有一11A1!薄层，此层内存在O ii1 _*1fii反应粒子的浓度梯i»i度，这层叫做扩散if/ / /层。；/J/XMo8扩散层的有效厚度玄5京航玄航夭大爭*X/ OFIH AMO UNIVFRBITV玄5京航玄航夭大爭*X/ OFIH AMO UNIVFRBITV对流扩散过程的动力学规律i = nFD.1 81丄

5、丄二！S 乞 Dyvy2u22-1 -di = hFDu： v 6 y2 (c() - cs)2|-1 -Iid = nFD uv 6 y 2 c°京航空就夭大竽8EIH ARO UNIVFRSITV对流扩散过程特征 由于扩散层中有一定强度对流存在，扩散特性的影响相对减小;改变搅拌速度和溶液粘度均可影响;电极表面各处对流影响不同，和分布不均匀。京航空就夭大竽8EIH ARO UNIVFRSITV三旋转圆盘电极（RDE）GC workingQuartz Gass RodetectodB3mm dam 25mm long3 mm伽Instating W SeallArasoncPrcbe

6、 m SaewnNutBFIH ANO UNIVFR BITV旋转圆盘电极的主要应用通过控制转速来控制扩散步骤控制的电极过程的速度;通过控制转速，获得不同控制步骤的电 极过程，便于研究无扩散影响的单纯电 化学步骤；通过控制转速，模拟不同/值的扩散控 制的电极过程。BFIH ANO UNIVFR BITV!1!电迁移对稳态扩散的影响以/gNQ溶液为例dei = 2F2 氓=2仏BFIH ANQ UNIVFRBITV第三节浓差极化规律及其判别对反应O + m o R假设：存在大量局外电解质电化学步骤为准平衡态则：RT v c5(p=In °nF yRcsR共就航#紋应太爭8FIH ARQ

7、 UNIVFRSITV1 反应产物生成独立相a；共献航#竄鬼太爭SEIHARO UNIVFRSITV产物可溶时的极化曲线&.共献航#竄鬼太爭OFIH ARG UNIVFRSITV浓差极化特征及判别 在一定的电极电位范围内出现一个不受电极电位变化影响的极限扩散电流密度id:鬍聲强度可以使（极限扩散）电流密 提高主体浓度可提高电流密度; &与电极真实表面积无关，与S霞有关；UNIVFRSITV第四节 非稳态扩散过程（暂态扩散）稳态和暂态得区别：扩散层中得反应粒子 浓度是否与时间有关，即稳态：q =/（兀） 暂态：Cj8EIH ARO UNIVERBITV一推导Ficlc II定律假

8、设不考虑对流和电迁移只考虑平面电极上垂直于电极表面的一 维扩散卩与粒子浓度无关/ 8 F I H ARO UNIVERSITY爲T5航#就&去爭OEIH ARO UNIVfRBlTY二平面电极上的非稳态扩散初始条件：0t = 0C/(x,0)= Ci边界条件1:X > 00c/(oo,/) = C；1 完全浓差极化边界条件2：8EIH ARO UNIVFRSITV非稳态扩散规律8EIH ARO UNIVFRSITV8EIH ARO UNIVFRSITVa- %）= 0b. x> 4yDt 处 5反应粒了的暂态浓度分布8EIH ARO UNIVFRSITV8EIH ARO UNIVFRSITV/共京航玄統夭大爭 丿丿 BFIH ARO UNIVFRSITV2产物不溶时的阴极恒电位极化边界条件2：严;=常数 Fick II方程的特解：（“）=q +非稳态扩散规律a.(电I去丿zb 5 = y/7iDt & = 4Dtfs共京航玄航夭天爭3 恒电流阴极极化 初始条件：00)= C边界条件1:0CM = °边界条件2：忌常数8 E I H AMO UNIVFRSITV Fick II方程的特解:、病卜摂exp（盘8 E I H AMO UNIVFRSITV非稳