中科院應(yīng)化所電極過程課件擴(kuò)散傳質(zhì)eckech-文庫(kù)吧資料
2024-10-23 03:59本頁(yè)面
【正文】 極表面附近溶液濃度變化 濃度極化； B 濃度變化導(dǎo)致從本體向表面的擴(kuò)散和對(duì)流 (反應(yīng)物 ) 和從表面向本體的擴(kuò)散和對(duì)流 3. A、 B兩種過程的發(fā)展階段－非穩(wěn)態(tài)； A、 B兩種過程達(dá)到并保持平衡 穩(wěn)態(tài) 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 12 擴(kuò)散 311 穩(wěn)態(tài)與非穩(wěn)態(tài) (暫態(tài) )數(shù)學(xué)描述 1. 穩(wěn)態(tài)： ?ci/?t = 0 , ?2ci v grad ci = 0 2. 非穩(wěn)態(tài) (對(duì)靜止溶液 v=0)： ?ci/?t = Di ?2ci 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 13 擴(kuò)散 312 ?2 Laplace拉普拉斯算符 ?2： 線性 ? 2/?x2 三維 ?2/?x2 + ?2/?y2 + ?2/?z2 球形 ? 2/?r2 + (2/r) ?/?r 圓柱 (軸 ) ? 2/?r2 + (1/r) ?/?r 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 14 擴(kuò)散 313 求解濃度 (時(shí)間 )分布的條件 反應(yīng)體系： O + ne R 初始條件： t = 0, Ci(x,0) = Ci0 若沒有 R, CR(x,0)= 0 半無限邊界 *R*Ot)( x ,Climt)( x ,ClimRxOxCC??????董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 15 擴(kuò)散 314 求解濃度 (時(shí)間 )分布的條件 電極邊界 Ci(0,t)=f(E) 或 CO(0,t)/ CR(0,t) =f(E) 物質(zhì)守恒： JO (0,t) = JR (0,t) 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 16 擴(kuò)散 315 理想穩(wěn)態(tài) (無對(duì)流 ) ?ci/?t = 0 , v=0，于是 ?2ci = 0，即 ?ci/?x 常數(shù) 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 17 擴(kuò)散 316 求解電流濃度關(guān)系 初始條件： t = 0, Ci(x,0) = Ci0 半無限邊界 x?l， Ci0 恒定 電極邊界 x=0, Cis 恒定 結(jié)果 ： I = nF Di(Ci0 C is) / l 若完全濃度極化 (極限 ) Cis=0 Id = nF Di Ci0 / l 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 18 擴(kuò)散 317 分析 決定因素 1 濃度梯度 2 擴(kuò)散系數(shù) 經(jīng)典擴(kuò)散理論 (氣體，滲透壓 ) D = kT/6?r? 擴(kuò)散系數(shù) : 溫度、粒子半徑、介質(zhì)粘度 ?.一般 105 cm2 s1 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 19 擴(kuò)散 318 分析 液相擴(kuò)散理論 (活化，躍遷擴(kuò)散 ) D = (?2 kT/h) exp(?G* /RT) ?：每次擴(kuò)散躍遷的平均遷移距離 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 20 擴(kuò)散 319 實(shí)際穩(wěn)態(tài) 1 對(duì)流和擴(kuò)散并存，如何表征？ 流體力學(xué)與擴(kuò)散 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 21 擴(kuò)散 320 實(shí)際穩(wěn)態(tài) 2層流 層流，靠近電極，流速逐漸降低，源于流體的粘滯性 因此在垂直與表面方向有流速分量 dv/dy?0 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 22 擴(kuò)散 321 實(shí)際穩(wěn)態(tài) 3 流體力學(xué)定義的表面層 ?表 影響：電極形狀和流體力學(xué)因素 董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 23 擴(kuò)散 322 實(shí)際穩(wěn)態(tài) 4層流 反應(yīng)使得 x方向存在濃度梯度 根據(jù) x=0處的濃度梯度，計(jì)算擴(kuò)散層有效厚度 ? －表征擴(kuò)散層 ? ?00/???xisiidxdccc?董獻(xiàn)堆 研究員 版權(quán) 2021~3 電分析國(guó)家實(shí)驗(yàn)室分析儀器研發(fā)中心 24 擴(kuò)散 323 實(shí)際穩(wěn)態(tài) 5層流 從 Fick第二定律，同時(shí)考慮擴(kuò)散和對(duì)流，穩(wěn)態(tài)時(shí)(dc/dt=0，擴(kuò)散和對(duì)流平衡 )，可近似的到 ? ? D1/3 ?1/6 y1/2 u01/2 ?動(dòng)力粘度 ???????????????????2
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