Перенос ионов в трехслойных ионообменных мембранных системах при интенсивных токовых режимах

Также было показано, что пространственный заряд занимает сравнительно небольшую приграничную область и при токах не сильно превосходящих предельное значение i ~ (2÷4)iпр и при более значительных токах i ~ (15÷20)iпр, тогда как в моделях, не учитывающих влияние конвекции, с постоянной толщиной диффузионного слоя (например, модель, предложенная в главе 4), ОПЗ расширяется в соответствии с законом и уже при занимает почти весь диффузионный слой.

Рис. 6. Распределение плотности заряда в диффузионном слое (I) при токе 95,2 А/м2 (17,7·Iпр), рассчитанное для различных комбинаций зависимости эффективных чисел переноса от плотности тока и вольт-амперных кривых (рис. 3, 4): 1 – T+—U+; 2 – T+—U0; 3 – T+—U-; 4 – T0—U+; 5 – T0—U0; 6 – T0—U-; 7 – T-—U+; 8 – T-—U0; 9 – T-—U-

При заданной форме кривой T(i) зависимость толщины диффузионного слоя от плотности тока полностью определяется расположением вольт-амперной кривой Ui относительно теоретической U*, рассчитанной по модели с постоянной толщиной диффузионного слоя. Этот вывод имеет в большей степени теоретическое значение, так как реально наблюдаемые на практике вольт-амперные кривые лежат, как правило, много выше теоретической кривой U*, поэтому в таких системах наблюдается уменьшение толщины диффузионного слоя, которое при токах значительно превышающих предельный может составлять величину более 80% от исходной толщины δ0 (рис. 5).

Сравнение результатов расчета по предложенной модели и по модели с постоянной толщиной диффузионного слоя, рассмотренной в главе 4, позволяет сделать следующие выводы. В случае уменьшения толщины диффузионного слоя электроконвекция приводит к снижению (по сравнению с моделью, рассмотренной в главе 4) величины пространственного заряда, и толщина ОПЗ в мембране изменяется по закону . Максимальная напряженность электрического поля на межфазной границе растет приблизительно пропорционально току . Для констант а и b получены следующие оценки: а – константа порядка , – константа порядка .

Распределение концентраций в отдающем противоионы диффузионном слое носит такой же характер, как и в случае задачи по учету нарушения электронейтральности, т.е. зона делится на три части: квазиэлектронейтральную зону, электромиграционную зону и область двойного электрического слоя. Однако учет переноса продуктов диссоциации воды приводит к тому, что ОПЗ имеет меньшие размеры. Заряд в диффузионном слое компенсируется зарядом противоположного знака в мембране, однако их абсолютные величины имеют меньшее значение, чем в моделях с постоянной толщиной диффузионного слоя.

Перейти на страницу:
6 7 8 9 10 11 12 13 14

Утки
Почему у птиц не мерзнут ноги? Вам, вероятно, не раз случалось наблюдать, как на замерзшем озере вокруг полыньи бодро толпятся утки. И хотя птицы проводят на льду или в холодной воде большу ...

Органы чувств у насекомых
Соприкасаясь с разнообразной и энергичной деятельностью мира насекомых можно получить удивительные впечатления. Казалось бы, эти создания беспечно летают и плавают, бегают и ползают, жужжат ...

Водные клопы гладыш, гребляк, плавт, водяной скорпион
Водные клопы: гладыш, гребляк, плавт, водяной скорпион Гладыш Гладыш (Notonecta glauca L.) относится к отряду клопов (Hemiptera), принадлежа к семейству гладышей (Notonectidae). Часто ...