氣體擴(kuò)散電極電流密度分布研究.pdf

1、氣體擴(kuò)散電極是一種多孔介質(zhì)，氣體透過多孔介質(zhì)擴(kuò)散到固液界面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。氣體首先透過孔隙到達(dá)液體表面，在液體內(nèi)遵循擴(kuò)散方程擴(kuò)散到固液界面進(jìn)行反應(yīng)。我們關(guān)注的并不是電化學(xué)反應(yīng)的過程，而主要在于傳質(zhì)過程對(duì)反應(yīng)結(jié)果的影響，在這里我們關(guān)注的是電流密度，也就是反應(yīng)結(jié)束后電極模型內(nèi)電流密度的分布情況。氣體擴(kuò)散電極可以抽象出多種數(shù)學(xué)模型，本文主要研究氣體擴(kuò)散電極中的一種模型-小孔電極模型，關(guān)注其電流密度的分布。已有的結(jié)果在一種極端的條件下，也就是假

2、定固液界面的反應(yīng)速度無限大，給出了小孔電極的電流密度分布。本文則是針對(duì)一般條件—包含所有反應(yīng)速度，首先定義出傳質(zhì)表征—最大的傳質(zhì)速度，然后針對(duì)反應(yīng)速度等于、大于、小于最大傳質(zhì)速度分別計(jì)算給出其電流密度分布，并對(duì)電流密度分布結(jié)果進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)速度等于及大于最大傳質(zhì)速度時(shí)，影響電流密度分布的因素為傳質(zhì)，也就是此時(shí)電流密度分布不隨著反應(yīng)速度的改變而改變;而反應(yīng)速度小于最大傳質(zhì)速度時(shí)，影響反應(yīng)結(jié)果的因素為反應(yīng)速度，電流密度隨反應(yīng)速度的改變

3、而逐漸改變分布狀態(tài)。并且當(dāng)反應(yīng)速度大于最大傳質(zhì)速度時(shí)，反應(yīng)呈現(xiàn)集中的趨勢(shì)，也就是存在一個(gè)集中反應(yīng)區(qū)域—三相交界線附近的一條環(huán)帶，大部分的反應(yīng)都集中于此環(huán)帶之中。最后，本文對(duì)相關(guān)研究前景進(jìn)行了展望，提出了進(jìn)一步研究中可能涉及到的本文未考慮的溶解速率等問題。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹相關(guān)背景，引入本文研究的氣體擴(kuò)散電極模型-小孔電極模型，提出其電流密度分布的問題。⑵對(duì)電極模型內(nèi)的液相傳質(zhì)過程進(jìn)行闡述，在電極內(nèi)部，傳質(zhì)過程直接關(guān)系