Пористые и дисперсные системы

Справочная информация > Химические источники тока (основные понятия) >

Пористые и дисперсные системы
Макрокинетика процессов в пористых средах
Реальные электроды

Как правило, в ХИТ используют пористые электроды для ускорения электрохимических реакций (или, что эквивалентно, для снижения электродной поляризации). Пористые электроды изготавливают либо из дисперсных материалов (порошки, волокна), либо путем соответствующей обработки гладких (массивных) электродов.

ПОРИСТЫЕ И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

Общие понятия. Дисперсные системы, в частности порошки, характеризуются размерами и формой частиц. Количественной характеристикой размеров частиц является их функция распределения по размерам. Используют дифференциальную F_V(δ) и интегральную V(δ) функции распределения частиц по размерам:

Пористые системы содержат большое количество пустот (пор), размеры которых малы по сравнению с размерами изделия. Поры могут быть изолированными (закрытыми) и сообщающимися. Подобно порошкам пористые системы характеризуются кривыми распределения пор по размерам и средним размером пор, общей пористостью, площадью истинной поверхности. Пористость, или отношение объема пор к общему объему образца, находится в диапазоне 0,3—0,85 (хотя некоторые изделия, например, из пенометалла имеют пористость до 95 %). При описании распределения пор по размерам чаще всего используют модели, в которых поры принимают цилиндрическими (имеющими постоянный радиус) и определяют распределение пор по радиусам.

Удельная площадь истинной поверхности пористого тела рассчитывается как отношение площади истинной поверхности Σ к объему образца V(Σ_{V=Σ/V), к его массе m (Σm=Σ/m) или к площади внешней поверхности S. В последнем случае удельная величина называется фактором шероховатости fs:}

Классификация пористых электродов.
Пористые электроды классифицируются по различным признакам. Наиболее распространена классификация, учитывающая характер процессов, фазовый состав реагентов и продуктов электродной реакции, а также смачиваемость твердой фазы. По характеру активных веществ пористые электроды разделяются на две группы: а) электроды с расходуемым твердым активным веществом; б) электроды, твердое вещество которых не расходуется при работе ХИТ. Электроды группы «а» всегда работают в нестационарном режиме, их состав и структура изменяются в ходе реакции. Электроды группы «б» работают в основном в стационарном режиме.

По фазовому составу реагентов и продуктов реакции электроды разделяют на жидкостные [1.5.1], газожидкостные (газодиффузионные) [1.5.2], жидкостно-газовые (газогенерирующие) [1.5.3, 1.5.4] и др. По смачиваемости твердой фазы различают лиофильные {гидрофильные) и лиофобные (гидрофобные) электроды. Лиофильные (гид-рофильные) электроды хорошо смачиваются жидкостью (водой), лиофобные — наоборот. Существуют также лиофильно-лиофобные (или гидрофильно-гидрофобные) электроды.

По способу подачи компонентов различают электроды с диффузионным подводом из неподвижной жидкости и с вынужденным (конвективным) подводом компонентов к пористому электроду. Компоненты могут подаваться с фронтальной (обращенной ко второму электроду) или с тыльной стороны электрода.