Механизм электрохимического восстановления кислорода

МЕХАНИЗМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ КИСЛОРОДА [c.89]

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]

Соответственно предполагаемому механизму все исследованные ПАВ влияют на электрохимическое восстановление кислорода, которое происходит в области потенциалов + 0,2 и в более отрицательных [13]. [c.31]

Почва и грунт содержат различные химические реагенты, влагу н обладают ионной электропроводностью. Это делает их коррозионноактивными средами по отношению к металлическим конструкциям. В подавляющем большинстве случаев подземная коррозия происходит по электрохимическому механизму с катодным процессом восстановления кислорода при диффузионном контроле. Перенос кислорода к поверхности металла осуществляется течением газообразной или жидкой фаз, конвективным перемешиванием этих фаз или диффузией кислорода в газообразной или жидкой фазе. [c.26]

При большом разнообразии природных вод от чистых деминерализованных источников, речной и морской воды до подземных вод из геотермальных скважин с содержанием солей до 100 г/л и с температурой до 200—250 °С коррозия металлов в большинстве случаев, протекает по электрохимическому механизму с катодным процессом восстановления кислорода. [c.29]

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]

Значительное внимание, которое уделяется в нашей работе этому вопросу, обусловлено одним весьма важным выводом по механизму коррозии в тонких слоях, к которому мы пришли на основании своих исследований. Оказывается, что несмотря на значительное облегчение доступа кислорода к поверхности катода по мере уменьшения толщины слоя электролита, работа микро- и макроэлементов в значительном интервале толщин определяется не кинетикой самой электрохимической реакции восстановления кислорода, а диффузией. [c.111]

Согласно этому механизму, при коррозии медистых сталей в электролит переходят как ионы железа, так и ионы меди. Однако последние, благодаря электрохимическому вытеснению, выделяются обратно на поверхность металла, образуя большое количество микрокатодов, на которых может протекать реакция восстановления кислорода. [c.253]

Последнее уравнение характеризует, с одной стороны, зависимость перенапряжения от плотности тока, а с другой,— указывает посредством постоянной а, насколько легко протекает на данном катоде реакция восстановления кислорода или водорода. В самом деле, при плотности тока, равной единице, перенапряжение ti оказывается равным константе а, характеризующей электрохимические свойства материала катода. Константа Ь по идее не должна зависеть от материала катода, а определяется лишь механизмом реакции. Если исходить из теории замедленного разряда, допускающей, что наиболее медленной стадией в суммарном процессе является присоединение к реагирующей частице (ион водорода или молекула кислорода) одного электрона (п = 1), то [c.25]

Коэффициенты Вант-Гоффа позволяют судить не только о том, во сколько раз можно ускорить коррозионный процесс, но и получить данные о механизме процесса, так как одним из критериев, отличающих диффузионный процесс от химического, является температурный коэффициент. Для процессов, определяемых скоростью химической реакции, он равен 7—10% на 1°, а для процессов, определяемых диффузией, 1—3% на 1°. По величине этого коэффициента можно, таким образом, определить, какая из реакций в суммарном процессе ускоряется. Коэффициенты, близкие к двум, могут свидетельствовать о том, что коррозионный процесс определяется скоростью протекания самой электрохимической реакции, например реакции восстановления кислорода или водорода. Коэффициенты, равные 1—1,5, указывают на то, что скорость коррозионного процесса определяется диффузией. [c.22]

Трение в условиях избирательного переноса осуществляется в восстановительной среде, поэтому тонкие поверхностные слои меди не окисляются в процессе трения. Поставщиком кислорода в подповерхностные слои могут быть, кроме воздуха, молекулы воды, которые всегда имеются в граничном слое, причем молекулы воды и органического вещества (глицерина) конкурируют за место на свободной поверхности. В этом случае все электроды, расположенные в электрохимическом ряду между водородным и кислородным электродами, термодинамически неустойчивы в контакте с воздухом и водой, поэтому должно происходить самопроизвольное восстановление кислорода с одновременным окислением металлов (меди, примесей, легирующих элементов). Механизм этого явления заключается в диффузии кислорода в подповерхностные слои, где он вступает в химическое взаимодействие в первую очередь с атомами примесей, имеющими большее, чем медь, сродство к кислороду, а затем с атомами меди. [c.113]

При влажной коррозии толщина пленки составляет примерно до 0,1 мкм и при мокрой коррозии — от 0,1 до 1 мкм, такая коррозия протекает по электрохимическому механизму с катодной реакцией восстановления кислорода. [c.36]

Коррозии в морской воде подвергаются металлические части морских судов, металлические сооружения портов, нефтепромыслов и другие металлоконструкции. Морская коррозия протекает по электрохимическому механизму с катодной реакцией восстановления кислорода. Присутствие хлорид-иона препятствует пассивации металла, а высокая электропроводность морской воды создает условия, благоприятные для протекания контактной коррозии. В зоне периодического смачивания поверхности металла возникает уси- [c.38]

Во влажном сероводороде в присутствии кислорода коррозионный процесс ускоряется. Коррозия под явной или невидимой (тончайшей) пленкой электролита (воды) имеет электрохимический механизм и связана с работой локальных микроэлементов. Сероводород облегчает протекание анодного процесса в кислых и слабокислых электролитах и одновременно тормозит электрохимическую реакцию восстановления кислорода. При больших [c.119]

С другой стороны, чисто диффузионный перенос имеет место, когда в электрохимическом процессе принимают участие не ионы, а нейтральные молекулы. Естественно, что их вос-лолнение в приэлектродном пространстве происходит по чисто диффузионному механизму. Вi рамках электрохимической тео- рии к розии особенно важ1 ую"роль из числа таких восста- [ новительных процессов на катоде, скорость которых лимити- руется замедленностью диффузии, играет электрохимическое восстановление кислорода, всегда присутствующего в коррозионных средах, находящихся в контакте с атмосферой. [c.59]

Вопрос о механизме процессов, протекающих при эле кт рохимическом восстановлении кислорода, не утратил дискуссионного характера до настоящего времени. В значительной степени это связано с трудностями, которые возникают при использовании обычных методов снятия поляризационных кривых iB результате прямого взаимодействия кислорода с материалом Катода. Поэтому заслуживающие наибольшего доверия данные по электрохимическому восстановлению кислорода были получены для таких металлов, как серебро, ртуть, ллатина, с малым сродством к кислороду. [c.89]

Для установления механизма коррозии стали в перемешиваемых электролитах было интересно проследить за зависимостью скорости коррозии этого металла от скорости вращения электрода или движения судна. На рис. 24 (кривая 11) приведена зависимость скорости коррозии железа от скорости вращения электрода. Скорость коррозии железа выражена в MKaj M и определена за первые 12 ч, когда влияние на нее вторичных факторов еще мало. Как видно, зависимость скорости коррозии железа от скорости вращения электрода носит тот же характер, что и для коррозионных элементов третьей группы. Таким образом, коррозия железа в интенсивно перемешиваемом (при скоростях вращения электрода 200 обjмин и выше) нейтральном электролите, каким является морская вода, в значительной степени определяется скоростью реакции электрохимического восстановления кислорода. [c.67]

Одно из принципиальных различий между этими двумя механизмами коррозии металлов заключается в том, что при электрохимической коррозии одновременно происходят два процесса окислительный (растворение металла на одном участке) и восстановительный (выделение катиона из раствора, восстановление кислорода и других окислителей на другом участке металла). Например, в результате растворения цинка в серной кислоте образуются ионы цинка и выделяется газообразный водород при действии воды железо переходит в окисное или гидроокис-ное состояние и восстанавливается кислород с образованием гидроксильных иоиов. При химической коррозии разрушение металлической пoвeJЗXнo ти осуществляется без разделения на отдельные стадии и, кроме того, продукты коррозии образуются непосредственно на тех участках поверхности металла, где происходит его разрушение. [c.6]

Одно из принципиальных различий между этими двумя механизмами заключается в том, что при электрохимической коррозии одно-времеипо происходят два процесса — окислительный (растворение металла) и восстановительный (выделение водорода, восстановление кислорода, выделение металла из раствора и др.). Так, например, в результате растворения железа в серной кислоте образуются ионы железа и выделяется водород при действии воды железо превраш,ается в ржавчину и восстанавливается кислород с образованием гидроксильных ионов при соприкосновении цинка с раствором медного купороса выделяется медь и образуются ионы цинка. Кроме того, при электрохимической коррозии процесс растворения металла сопровождается направленным перемеш,ением электронов в металле и ионов в электролите от одних участков металла к другим, т. е. возникновением электрического тока. [c.6]

Механизм разрушения окисных пленок в парах хлористого водорода изучался в лаборатории Файткнехта в Берне. Испытуемые образцы подвешивались над соляной кислотой в цилиндре таким образом, чтобы пары постепенно диффундировали вверх, при таком способе можно разделить между собой последовательные стадии разрушения. Продукты коррозии определялись рентгеновским методом, а морфологические изменения исследовались электронным микроскопом. На железе и ни еле окисная пленка разрушается на изолированных точках, тогда как на цинке и кадмии вся пленка претерпевает изменения, образуя гладкий слой, состоящий из основных солей. На меди обычная пленка закиси меди утолщается и частично преобразуется в хлористую медь и только значительно позже на некоторых изолированных участках возникает интенсивная коррозия, приводящая к образованию СиС1г-ЗСи (ОН) г. Файткнехт рассматривает механизм разрушения пленки как электрохимический процесс, в котором участки, покрытые окисной пленкой, работают катодом, а маленькие участки металла в повреждениях пленки— анодами реакция между ионами ОН" (образовавшимися при катодном восстановлении кислорода) и ионами металла (образовавшимися Б результате анодной реакции) приводит к образованию гидроокиси или основного хлорида. Коррозия железа, скорость которой зависит от количества хлористого водорода и паров воды, изучалась особенно детально [11 ]. [c.450]

Коррозионное разрушение металлов и сплавов происходит вследствие растворения твердого металла в расплавленном натрии, путем взаимодействия окислов металлов, располагающихся между зернами и натрием и его окислами [1,49], [1,57]. При взаимодействии, например, окиси натрия с окислами кремния могут образоваться легкоплавкие эвтектики, что ослабляет связь между зернами металла. При наличии в натрии кислорода и соответственно окислов натрия коррозия может протекать по электрохимическому механизму [1,49]. С этим обстоятельством возможно связана более высокая скорость растворения металлов в натрии при контактах разнородных материалов. Анодный процесс состоит в переходе ион-атомов из кристаллической решетки в расплав, катодная реакция — в восстановлении натрия из окисла до металла. О. А. Есин и В. А. Чечулин [I, 58] доказали, что эффективность катодного процесса восстановления натрия определяется скоростью диффузии ионов натрия в расплаве, содержащем его окислы. Локальные коррозионные элементы на поверхности металла могут образоваться вследствие структурной неоднородности, различных уровней механических напряжений, разрушения окисных пленок на отдельных участках поверхности и по ряду других причин. Устранение кислорода из расплава или связывание его в прочные соединения ингибиторами подавляет электрохимическую коррозию и, как известно, увеличивает стойкость конструкционных материалов в расплавленном натрии. [c.50]

Под химической коррозией подразумевают взаимодействие металлической поверхности с окружающей средой по механизму химических гетерогенных реакций, т. е. когда атом металла с находящимися в его сфере валентными электронами непосредственно взаимодействует с молекулой реагента, например кислорода, воды, кислоты. Отсюда, переход металла в ионное состояние (окисление металла) и восстановление окислительного компонента не являются независимыми сопряженными стадиями, разделенными во времени или пространстве (как при электрохимической коррозии), а происходят одновременно (в одном акте). В данном случае не предполагается переход валентного электрона атома металла к чаогице реагента восстановителя (акцептору) через компактный металл. Электронный переход совершается непосредственно от атома металла к акцептору и, следовательно, этот механизм ие требует постулиро вания существования сво бодных электронов в металле и ионов в растворе (хотя их наличие также не препятствует протеканию реакции по этому механизму). [c.13]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...