徐艳辉电极过程动力学讲义 第17节rde简介

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1、苏州大学物理学院（能源学院）苏州大学物理学院（能源学院）20112011级新能源材料与器级新能源材料与器件本科班件本科班《电极过程动力学基础》讲义《电极过程动力学基础》讲义第第第171717节节节旋转圆盘电极旋转圆盘电极旋转圆盘电极徐艳辉博士苏州大学化学电源研究所苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义优势•大部分电化学反应，电化学极化都会受到液相传质的干扰；电极表面电流密度分布不均匀。•旋转圆盘电极表面液相传质的数学处理简单，电极表面各点扩散层厚度相同，电流密度分布均匀。苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士苏州大学

2、物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义装置示意图环电极绝缘部分盘电极取自ReddyModernElectrochemistry苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义设计要求•圆盘电极附近液相满足层流的条件，以利于数学处理1.圆盘电极表面与旋转轴心垂直2.表面绝缘部分相对厚度较大，以忽略流体动力学边缘效应3.表面平滑，粗糙度远小于扩散层厚度4.控制转速，保证尽可能减弱自然对流的干扰同时不出现湍流苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士苏州大学物理学院

3、（能源学院）如何理解各点扩散层厚度相同：2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义查全性的解释•表面液相存在与表面平行的切向流动的情况下，扩散层厚度为0.50.5rconstantru扩散0而uconstantr0即，扩散层厚度是不变的y苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义基本特征与主要结论1.圆盘表面只有切向流速，在径向与轴向速度为0，即表面液体与圆盘一起运动0.50.53.62.流体动力学边界层厚度为边3.旋转圆盘电极上的稳态对流扩散方

4、程为2c1.50.52cD0.51y2yy苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义基本特征与主要结论1/60.5•表面浓度s0cO3Dcc0.8934OOy1.5y00.51c1/30.51/60s0.62Dccyy00scc1/30.51/61.61D扩散层有效厚度cyy0电流密度的表示I0.62nFD2/30.51/6c0cs*

5、cOOO2/30.51/6s0对于产物R则有Ia0.62nFDRcRcR1/3D其扩散层与边界层的关系0.45边苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义轴向坐标上的浓度分布y•在极限条件下的3B1/3013cexp3BycyOdy浓度分布满足O1/30.89343B0•ru图所示取自AJBard的书苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士电流-电位关系同时参考了周仲柏与Bard的结果，注意电极电位定义上美中的差别列维奇方程Le

6、vich•极限电流为2/30.51/60I0.62nFDc**d,cOO2/30.51/60I0.62nFDcd,aRRRTId,cIEEln可逆反应波形与转速无关1/2nFIId,a提问：为什么这么说1：对于纯扩散步骤控制，满足Nernst关系，根据上面的*与**公式，1/I或者c1/I与-0.5的关系是一个通过原点的直线（根据斜率可以估算相应的参数）d,cs2：当出现混合控制时，测量的电流是IcIcnFkcO设定此时无浓差极化时的电流是I0kInFkckO根据前边的表面浓度与本体浓度的公式scIc1应用

7、时注意此公式的适用条件0cId苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义续（周仲柏的书中公式有小的失误）111110.5对于不可逆过程存在：2/31/60IIII0.62nFDcckdk如果是部分可逆，需要考虑逆反应：00InFkckckOORRssInFkckccOORRkkOr110.5OR方程形式上一致00IInFkckcckOORR2/31/60.62D苏州大学化学电源研究所徐艳辉博士苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电

8、极过程动力学基础》讲义对于准可逆反应，Bard的方法