Электрохимическое восстановление водорода

Электрохимическое восстановление водорода [c.9]

Для того чтобы судить о скорости коррозионного процесса, необходимо иметь ясное представление о характере, механизме и скорости протекания электродных реакций, которые обусловливают процесс разрушения металлической структуры. Поэтому исследователями и уделяется за последние годы исключительное внимание изучению механизма и кинетики электродных реакций, обусловливающих коррозионный процесс. В этом направлении у нас достигнуты значительные успехи [1,24—34]. Лучше всего изучены реакции электрохимического восстановления водорода и кислорода, в меньшей степени реакции электрохимического окисления металлов, т. е. процессы анодного растворения. [c.13]

Линии а и б на диаграммах соответствуют электрохимическим равновесиям воды с продуктами ее восстановления — водородом и окисления — кислородом. Область, заключенная между этими двумя линиями, является областью устойчивости воды. При потенциалах, лежащих вне этой области, вода термодинамически неустойчива при потенциалах, лежащих выше линии б, вода окисляется, а ниже линии а восстанавливается. При обратимых потенциалах алюминия, которые отрицательнее потенциалов, соответствующих линии б (в соответствии с гл. 12, п. 1, эта линия на рис. 151—153 нанесена для ро, = 0,21 атм), термодинамически возможна коррозия с кислородной деполяризацией, а для тех, ко- [c.220]

Излагается теория двойного слоя на границе металл—раствор и механизм возникновения скачка потенциала на этой границе. Обсуждается поведение металлических электродов в условиях протекания внешнего тока па основе общей теории кинетики электродных процессов. Детально рассматриваются кинетические закономерности процессов катодного выделения водорода, электрохимического восстановления кислорода и ионизации металлов. Выведены выражения, определяющие коррозионное поведение металлов в условиях их саморастворения для случая идеально однородной поверхности и при ее дифференциации на анодную и катодную зоны. [c.2]

Закономерности электрохимического восстановления кислорода на катоде существенно отличаются от рассмотренных ранее для процесса разряда ионов водорода, что объясняется ограниченной растворимостью кислорода в воде. Его электрохимическое восстановление контролируется не только замедленностью самой электрохимической стадии, но и в значительной степени—диффузионными факторами. [c.84]

Неопределенность выводов из формулы (8.1) обусловлена еще и тем, что из двух слагаемых, от которых зависит Дф — начальная э. д. с. коррозионного элемента, более или менее точной оценке поддается только одно — потенциал катодного участка, на котором протекает процесс электрохимического восстановления, чаще всего Н-ионов или молекул кислорода. Значение этого потенциала может быть рассчитано, если известна концентрация ионов водорода в коррозионной среде. Последняя, как правило, не содержит ионов корродирующего металла. Поэтому применение обычной формулы ионно-металлического электрода для -определения (р — начального потенциала анодного участка нельзя признать вполне безупречным. [c.150]

Примеры. Рассмотрим фрагмент диаграммы -рН для воды (рис. 4.2). Основные реакции и соответствующие им уравнения приведены в таблице 4.2. Линии 2 и 5 соответствуют электрохимическим равновесиям воды с продуктами ее восстановления — водородом (линия 2) и окисления — кислородом (линия 5). При потенциалах, лежащих выше линии 5, вода окисляется, а при потенциалах ниже линии 2 — восстанавливается. [c.73]

Линии а и б соответствуют электрохимическому равновесию воды с продуктами ее восстановления - водородом и окисления - кислородом выше линии б вода окисляется, а ниже линии а - восстанавливается. Ниже линии 6 возможно протекание коррозии с кислородной деполяризацией, а ниже линии а [c.43]

В равновесных условиях эти реакции на электроде протекают вправо и влево с одинаковой скоростью. Если теперь такой электрод подключить к отрицательному полюсу источника постоянного тока, т. е. таким образом, чтобы к электроду был постоянный приток электронов, то равновесие сместится вправо, и на электроде преимущественно будет идти реакция восстановления ионов водорода. Казалось бы, достаточно сместить потенциал электрода незначительно в отрицательную сторону, чтобы на нем немедленно начался разряд ионов водорода. На самом деле, для того чтобы эта реакция шла с заметной скоростью, приходится сдвинуть потенциал электрода в отрицательную сторону на значительную величину. Иными словами, электрохимическая реакция восстановления водорода протекает со значительным перенапряжением. [c.15]

Установлено, что диффузия, дегидратация и адсорбция ионов водорода протекают с достаточной скоростью и поэтому эти стадии не могут лимитировать реакцию в целом. Работами Фрумкина и его школы [24] доказано, что для большинства металлов общая скорость процесса восстановления водорода определяется скоростью течения электрохимической реакции присоединения электрона к иону водорода, т. е. четвертой ступенью указанной выше схемы. Стадия разряда (Н" + — Наде) является более медленной, поэтому она требует некоторую энергию активации. Для того чтобы процесс разряда ионов водорода мог идти на электроде, необходимо сообщить ему некоторый избыточный (против равновесного) потенциал, который, как уже указывалось, и определяет величину перенапряжения. По мере сдвига потенциала в отрицательную сторону энергия активации уменьшается. [c.16]

Процесс коррозии может, как было выше показано, протекать не только вследствие сопряженных катодных реакций восстановления кислорода, водорода или параллельного течения той и другой реакции, но и в результате реакций электрохимического восстановления катионов, существующих в нескольких ступенях окисления, а также неорганических анионов. [c.49]

Метод заключается в изучении зависимости скорости электрохимической реакции (ионизации металла или восстановления водорода или кислорода) от потенциала электрода. [c.136]

Электрохимический способ. Во многих случаях богатую информацию дает электрохимическое исследование окисленной поверхности. Если металл, покрытый окисной пленкой, погрузить в рас-, твор, химически инертный относительно пленки, и включить катодную поляризацию при постоянной силе тока, то электрод зарядится до потенциала, при котором станет возможным восстановление окисла. Пока будет протекать восстановление потенциал должен сохранять постоянную или почти постоянную величину, так как электрические заряды расходуются на восстановление окисла. По окончании восстановления электрод снова зарядится и примет значение, при котором возможно восстановление водорода прн данной [c.91]

Необходимым условием наводороживания при электрохимической коррозии (в том числе и в сероводородных растворах) является протекание катодного процесса с восстановлением водорода. [c.44]

ЧТО связано с разбуханием ее или же с электрохимическим восстановлением. Следует думать, что наличие в воде свободной угольной кислоты способствует этому восстановлению окислов железа, так как в ее присутствии, как было сказано, коррозия идет с заметным выделением водорода. В силу этого, вероятно, образуется рыхлая ржавчина, сравнительно легко уносимая потоком воды. [c.320]

Поскольку на процесс электрохимического растворения металла могут оказывать заметное влияние параллельно протекающие катодные процессы, особенно в условиях малых межэлектродных промежутков, рассмотрим основные реакции, происходящие на катоде. Из восстановительных процессов, которые могут протекать на катоде, основное значение имеет катодное восстановление водорода по следующим схемам [c.34]

Согласно работе [4], поверхность стали, соприкасающаяся с воздухом, покрыта слоем окислов железа толщиной от 10 до 10 2 см. Суммарная площадь всех пор этого слоя окислов составляет сж на 1 см поверхности металла, т. е. 0,01%. При соприкосновении поверхности стали с водой окисная пленка в зависимости от состава среды частично или полностью разрущается, что связано с ее разбуханием или же с электрохимическим восстановлением. Наличие в воде СОг способствует этому восстановлению окислов железа, так как в ее присутствии, как было сказано, коррозия идет с заметным выделением водорода. Образующаяся же рыхлая ржавчина сравнительно легко уносится потоком воды. В случае действия натрий-катионированной воды слой ржавчины более прочен, так как он формируется при отсутствии выделения водорода. Вследствие этого транспортируемый к поверхности металла кислород ассимилируется металлом в воде с кислой реакцией более эффективно, чем в натрий-катионированной и в других нейтральных водах. [c.43]

Представленные экспериментальные результаты по электроосаждению палладия из различных электролитов указывают на то, что скорость этого процесса обусловлена в основном пассивным состоянием поверхности электрода. Одной из причин пассивации палладиевого катода может быть окисление поверхности электрода при электрохимическом восстановлении кислорода и образовании перекиси водорода, а также при промежуточном возникновении в приэлектродном слое других окислителей. Другой причиной может явиться возникновение труднорастворимых соединений палладия низшей валентности при его частичном восстановлении. Не исключена также возможность понижения растворимости комплексных соединений палладия при изменении pH в прикатодном слое. Торможение скорости катодного процесса может быть обусловлено как одной, так и несколькими указанными причинами. [c.135]

Катодное травление основано на электрохимическом восстановлении оксидов железа и их отделении от металла выделяющимся в большом количестве водородом. При этом следует учитывать возможность наводороживания изделия и появления хрупкости, так что для коррозионно-стойких сталей этот способ неприменим. [c.139]

Выход по току. На катоде кроме осаждаемого металла выделяется водород или же происходят побочные процессы электрохимического восстановления, например восстановление трехвалентного железа до двухвалентного в ваннах никелирования. [c.16]

Электрохимический способ заключается в анодном растворении металлического олова в серной кислоте, количества которой соответствует общему содержанию сульфата в данном электролите (плотность тока 200—300 А/м ). В качестве катодов служат полоски свинца, заключенные в пористые керамические сосуды (диафрагмы), которые заполняются серной кислотой той же концентрации. При этом на аноде происходит ионизация олова, а на катоде восстановление водорода. [c.215]

Наблюдающиеся явления свидетельствуют о снижении перенапряжения водорода и о возможном электрохимическом восстановлении ПАВ. [c.36]

С повышением температуры до 40° С), особенно при повышенной концентрации ПАВ, энергия адсорбировавшихся частиц возрастает и становится достаточной для преодоления энергии активации электрохимического восстановления. В результате на электроде доля тока, идущего на восстановление ПАВ, возрастает до нескольких процентов, снижается выход кадмия по току. Последнее может быть также следствием разряда ионов водорода на катоде, вызванного снижением водородного перенапряжения за счет адсорбции ПАВ и повышения температуры [1]. [c.39]

Электрохимические методы очистки основаны на прохождении электрического тока через раствор электролита и физико-химических процессах, происходящих на электродах. При электролизе на поверхности электродов происходит передача электрических зарядов ионам, молекулам или атомам раствора, т. е. протекают окислительно-восстановительные процессы. На катоде происходит восстановление водорода и ионов металлов (присоединение электронов) с образованием свободных металлов и водорода, например [c.135]

Осуществление многих электрохимических процессов сопровождается образованием водорода, который обычно выделяется на катоде с большим перенапряжением. Поэтому при больших плотностях тока, с которыми приходится иметь дело на практике, наблюдаются повышенные затраты электроэнергии. Перенапряжение водорода зависит от поверхности катода и ее активности. Методы порошковой металлургии позволяют изготавливать пористые электроды с развитой поверхностью, обеспечивающей на весь период работы электрода устойчивое снижение величины перенапряжения. Лучшие результаты для снижения перенапряжения достигают при использовании электродов, изготовленных из высокодисперсного порошка железа, полученного восстановлением водородом при температуре 480° С. [c.393]

Здесь образование молекулы водорода происходит на быстрой химической стадии (1.17). Скорость ее не зависит от потенциала, так как в этой реакции, которая определяет изотопный состав выделяющегося водорода, принимает участие нейтральная молекула воды. Одновременно, в связи с тем, что суммарная скорость процесса определяется лимитирующей стадией (1.18), т. е. электрохимическим восстановлением окисленной в результате быстрой реакции (1.17) поверхности металла, она должна зависеть от величины потенциала, состава раствора, его pH и т. д. так, как этого требует теория замедленного разряда. [c.12]

Электрохимическая коррозия — значительно более распространенный в природе процесс, протекающий во внешней атмосфере при нормальных условиях. Электрохимической коррозией называют процессы, имеющие место при действии на поверхность металла электролитов (т. е. жидкостей, проводящих электрический ток — в основном водных растворов солей, кислот, щелочей, которые всегда находятся в природной воде). Даже в капельках атмосферной воды всегда содержатся растворенные частицы пыли, которых особенно много в промышленных районах. При действии электролита на металл протекают как химические, так и электрохимические процессы окисления и восстановления, что ускоряет ржавление металлов. При окислительном процессе происходит растворение металла, а при восстановительном — восстановление водорода и выделение кислорода из раствора. Окисляясь, металл отдает в раствор свои положительно заряженные частицы — ионы. Поверхность же металла при этом заряжается отрицательно за счет оставшихся электронов, которые были связаны с частицами металла до их перехода в электролит, т. е. начинается процесс аналогично явлениям, имеющим место в гальваническом элементе. [c.142]

Кривые изменения потенциала в зависимости от плотности тока использовались в коррозионных исследованиях как средство определения электрохимического поведения многих металлов, анодных и катодных [17]. Изменения анодного потенциала в зависимости от плотности тока характеризуют свойства металлов в отношении образования и разрыва пленки в различных электролитах [15]. Изменения катодного потенциала, как функции плотности тока, обнаруживают присутствие или отсутствие катодных участков на поверхности металлов, которые могут усиливать коррозионный процесс, облегчая разряд ионов водорода. Поляризационные кривые (рис. 7) ясно указывают, что на поверхности сплава РЬ — 5Ь существуют участки низкого перенапряжения водорода (сурьма) [18]. Снижение перенапряжения восстановления водорода в этом особом случае является мерой содержания сурьмы в сплаве. [c.1034]

Для кислых растворов рНс2) в большинстве случаев лимитирующей стадией является электрохимическое восстановление водорода. Поэтому скорость коррозии в большой степени зависит от величины перенапряжения водорода (рис. 7). Сильное ускоряющее влияние оказывает температура повышение температуры на 10° увеличивает скорость коррозии примерно в два раза. [c.31]

Концентрационная поляризация, в частности, очень невелика вследствие большой диффузионной поднижности и скорости миграции водородных ионов, перемешивания раствора у катода выделяющимся газообразным водородом и др. Работами А. Н. Фрумкина и его школы доказано, что для большинства металлов общая скорость процесса восстановления водорода определяется скоростью электрохимической реакции разряда ионов водорода, т. е. четвертой стадией процесса, замедленность протекания которой определяется соответствующим значением энергии активации этой реакции. [c.41]

Таким образом, любая трактовка процессоБ коррозии металлов становится возможной лишь на основе представлений электрохимической кинетики. Ионизация металла и процесс ассимиляции электронов каким-либо агентом (очень часто роль последнего принадлежит ионам водорода или молекулярному кислороду, неизменно присутствующему во всех случаях, когда коррозионная среда контактирует с атмосферой) представляют электрохимические процессы, В отличие от обычных химических реакций электрохимические процессы не только контролируются концентрацией реагирующих веществ, температурными условиями и другими параметрами, но и главным образом зависят от потенциала металлической поверхности, на которой они протекают. Это относится как к скорости ионизации металла, так и к восстановительному процессу разряда ионов водорода или электрохимическому восстановлению кислорода — этим двум основным процессам, приводящим к связыванию освобождающихся электронов металла. [c.4]

Другой важный вывод, вытекающий из этих исследовадий, состоит в том, что ряд металлов, расположенных по возрастанию перенапряжения ионизация. кислорода при постоянной плотности тока (например, равной половине предельного диффузионного), не совпадает с таковым для металлов, расположенных по возрастанию водородного перенапряжения. Иными словами, металлы ведут себя неодинаковым образом по отношению к атодному процессу разряда ионоа водорода я электрохимическому восстановлению кислорода. [c.92]

Рассмотрим, как меняются потенциалы электродов при протекании на них, например, реакции восстановления кислорода, являющейся основной для процессов коррозии с кислородной деполяризацией. Изменение потенциала электрода зависит обычно как от скорости электрохимической реакции восстановления деполяризатора, так и скорости его доставки к электроду. В кислых электролитах, где деполяризация электрода совершается за счет реакции восстановления водорода, обладающего больщой подвижностью, доставка деполяризатора совершается беспрепятственно и никакой концентрационной поляризации не наблюдается. То же самое имеет место в нейтральных электролитах прк больших скоростях перемешивания электролита. К сожалению, не всегда легко определить предельную скорость размешивания, при которой концентрационная поляризация по кислороду перестает играть роль, поскольку сами объекты в условиях их обтекания на практике разнообразны. По нашим наблюдениям, на вращающемся дисковом электроде для процессов коррозии, протекающих с кислородной деполяризацией, при скоростях обтекания до 2 м/сек скорость катодного процесса определяется исключительно скоростью диффузии кислорода к электроду в интервале скоростей обтекания 2—20 м1сек скорость катодного процесса определяется как диффузией, так и скоростью электрохимической реакции. В отсутствие концентрационной поляризации скорость катодных процессов, заключающихся в восстановлении водорода и кислорода, может быть определена из уравнения [c.24]

По мнению Жимено и Грифолла , на катоде теоретически могут происходить три реакции электрохимическое восстановление ионов Ре з до Ре+2 разряд ионов водорода и химическое восстановление окислов атомарным водородом. [c.100]

Хотя кажется вероятным, что непосредственное окисление металла с образованием при этом окисной пленки в каких-то. пределах имеет место и это является причиной пассивности, в том случае, когда окисел не может растворяться с достаточной быстротой — все же ббльшая часть газа образуется, повидимому, вследствие электрохимического восстановления азотной кислоты, которая действует на металлы обеих групп в качестве катодного деполяризатора. Иллингем изучая электролиз азотной кислоты между платиновыми электродами с э. д. с. от постороннего источника, наблюдал две катодных реакции, соответствующие двум группам металлов. Эти реакции были а) выделение свободного водорода, которое при высоких плотностях тока длится неопределенно долго б) восстановление азотной кислоты до азотистой (с последующим образованием азота при ее разложении), характерное для низких плотностей тока. Вторая реакция является сильно авто-каталитическим процессом она ускоряется добавкой азотистой кислоты и замедляется при перемешивании или при добавлении мочевины — и то и другое удаляет образовавшуюся азотистую кислоту. Существенная разница между двумя группами металлов зависит от эффективной плотности тока, возникающего в местных парах, существующих на поверхности металлов. Магний дает плотность тока, достаточно высокую для выделения водорода медь дает более низкую плотность тока, и азотная кислота восстанавливается до азотистой кислоты и окиси азота, вследствие уже упо.мянутой автокатали-тической реакции. Это объясняет различное отношение металлов обеих групп к перемешиванию и добавке мочевины. [c.393]

В щелочной ореде лроцесс электрохимического восстановления ионов галлия значительно сложнее. М. Ф. Ланди [5] приводит несколько возможных вариантов электрохимического восстановления ОаО и, В частности, активным атомарным водородом [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...