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설명 :
전기 화학 반응을 유도하는 데 필요한 추가 잠재력 (열역학적 요구 사항을 넘어서) 특정 비율을 과전 위라고합니다.
과전 위 = [전극 전위-평형 전위
실제 예 :
NaCl 수용액의 전기 분해 생성물은 다음과 같습니다. 양극에서는 염소, 음극에서는 수소
애노드에서 가능한 반응 :
물 산화
H2O = 1 / 2O2 + 2H + + 2e- ( 표준 환원 전위 = 1.23 V)
염소 발생
2Cl- = Cl2 + 2e- (표준 환원 전위 = 1.36 V)
제품 예측에 따름 전극 전위로부터의 전기 분해의 경우, 두 반응 모두 동일한 기회가 발생할 수 있습니다. 사실, 물 산화는 약간 더 많은 기회를 가져야합니다 (양이 적을수록 산화를 선호합니다). 그러나 NaCl의 농축 용액에서 일어나는 실제 반응은 물의 산화가 아닌 염소의 발생입니다. 즉, O2가 아닌 Cl2가 생성됩니다.이 예상치 못한 결과는 과전압 개념을 기반으로합니다. Cl- 이온을 Cl2로 산화시키는 데 필요한 것보다 O2 (동 역학적으로 느린 과정이므로)
간단하게 설명했으면합니다.
읽고 싶다면 전기 화학적 동역학에 대한 자세한 내용은 Bard 및 Faulkner-Electrochemical Methods를 참조하십시오.
Answer
설명은 활성화 분극을 고려한 것입니다. 특히 에서 수소 발생에 대한 음극에 아연 금속 (활성) 증착을 고려하는 동안 과전 위 의 개념을 사용하는 수용액 .
- 음, 가역 전위 (표준 조건)에서 수소는 티 o 음극에서 방전되지만 수소 과전압이 수소 원자의 조합에 의존하여 수소 분자를 형성하는 비가역 형 전지이기 때문에 Tafel의 이론에 따라 동력 학적으로 (다른 단계들 중에서) 느린 과정입니다. (즉 반응의 RDS). 따라서 두 가지 요인이 과전압 현상에 영향을 미칩니다. 첫째, 음극 표면의 특성 이고 두 번째는 전류 밀도입니다.
- 백금 화 백금 / 팔라듐 금속 전극은 열악한 촉매 일뿐만 아니라 높은 과전압을 필요로하는 납 / 수은 촉매와 비교하여 관련된 과전압 값이 낮은 수소 진화에 좋은 촉매 역할을하는 것으로 나타났습니다.
- 또한 Tafel 방정식을 플로팅하면 과전압과 전류 밀도 사이에 포물선 관계가 있음을 추론 할 수 있습니다. 따라서 전류 밀도가 증가함에 따라 증착이 증가합니다. Back-EMF로 증착 된 재료가 제공하는 것보다 더 높은 EMF를 적용하고 있으므로 (둘 다 동일 해지면 증착이 중지됨) 추가 증착을 위해 더 높은 전류 밀도 / 적용된 EMF가 필요합니다.
- 또한 음극에 아연 금속을 소량 증착 한 후 수소 아연 표면의 과전압은 1 볼트 정도입니다. 그러나 아연 증착에 필요한 전압은 0.763 볼트 (표준) / 비 이상적으로는 1 볼트 미만이므로 용액의 아연 농도가 너무 작아서 아연의 EMF가 아래에있을 때만 수소 이온이 방전됩니다. 수소 과전압 값.