Общая характеристика процесса электролитического выделения водорода - Перенапряжение водорода. Рекомбинационная теория

Электрохимические реакции являются сложными процессами с последовательными стадиями, и малая скорость любой из них приводит к нарушению равновесия и появлению перенапряжения. Разряд ионов гидроксония, приводящий к выделению молекулярного водорода, несмотря на простоту суммарного выражения процесса, является сложной электродной реакцией. Рассмотрим стадии этого процесса.

    1. Диффузионная стадия. Электрохимический процесс протекает на электроде, поэтому необходима доставка ионов Н3О+ к поверхности, что осуществляется за счет переноса ионов и их диффузии. Отметим, что в данном случае эта стадия протекает без существенного торможения. 2. Стадия разряда протона с образованием адсорбированных атомов водорода (собственно электрохимический процесс):

Н3О+ + е = Надс + Н2О

3. Для стационарного протекания электролиза необходимо поддерживать постоянной поверхностную концентрацию атомов водорода, т. е. обеспечивать их непрерывный отвод с поверхности катода. Атомы водорода могут удаляться тремя путями: каталитической рекомбинацией, электрохимической десорбцией и эмиссией. При каталитическом механизме отвод атомов водорода происходит за счет их рекомбинации в молекулы с одновременной десорбцией:

Надс + Надс = Н2 (раств)

При электрохимической десорбции удаление атомов водорода с поверхности электрода происходит в результате разряда ионов гидроксония на уже адсорбированных атомах:

Н3О+ + Надс + е = Н2О + Н2 (раств)

При эмиссионном механизме адсорбированные атомы водорода испаряются с поверхности электрода в виде свободных атомов:

Надс = Н,

С их последующей объемной рекомбинацией в атомы водорода.

4. Молекулярный водород, образующийся из адсорбированного атомарного водорода, должен удаляться от границы раздела электрод-электролит в газовую фазу (в виде пузырьков газа).

Похожие статьи




Общая характеристика процесса электролитического выделения водорода - Перенапряжение водорода. Рекомбинационная теория

Предыдущая | Следующая