Перенос ионов в трехслойных ионообменных мембранных системах при интенсивных токовых режимах

(19)

где – суммарная эффективная константа скорости псевдомономолекулярной реакции диссоциации воды в отсутствие электрического поля; – энтропийный, слабо изменяющийся с температурой фактор.

В связи с очень малой протяженностью ОПЗ χm » 1 – 6 нм, нельзя говорить о значениях концентраций в этой зоне. Поэтому условие сращивания решения по концентрации на границе (аналогичное (6а)) не имеет физического смысла. Таким образом, решение задачи находилось только с учетом непрерывности напряженности электрического поля и электрического потенциала.

Была решена обратная задача, в которой по известной экспериментальной вольт-амперной характеристике (рис. 3) и заданным экспериментальным числам переноса (рис. 4) находились внутренние характеристики системы: толщина диффузионного слоя, распределение концентраций, зависимости напряженности электрического поля и плотности заряда от пространственной координаты при различных плотностях тока.

Для расчета внутренних характеристик мембранной системы использовался следующий алгоритм:

1. При заданном токе выше предельного из экспериментальных данных (рис. 3, 4) находятся падение потенциала в системе и число переноса . Зная эффективное число переноса , находим потоки ионов водорода и гидроксила по формуле J3,4=±(1-T1э)·I.

2. Из формулы (19) находится напряженность электрического поля на границе диффузионный слой (I)/мембрана.

Найденное таким образом значение граничной напряженности электрического поля никак не влияет на распределение напряженности электрического поля в диффузионном слое (I) и в мембране (за исключением тонкой области на границе раздела фаз) и необходимо лишь для расчета распределения напряженности электрического поля в плотной части ДЭС со стороны диффузионного слоя (I) и в фазе мембраны . Как показывают оценки, полученные в главе 4, толщина этой области ~ 20…100 Ả, поэтому можно считать, что на величину падения потенциала в мембранной системе выбор параметра также не влияет.

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики ионообменных мембран в растворах электролитов. Кривые, обобщенные по литературным данным: 1а – классический случай вольт-амперной кривой в мембранной системе, в которой диссоциация молекул воды отсутствует и не учитывается пространственный заряд; 1б – теоретический случай вольт-амперной кривой в мембранной системе, в которой диссоциация молекул воды отсутствует, но учитывается пространственный заряд (U*); 2 – случай вольт-амперной характеристики с низкой скоростью диссоциации воды (U+); 3 – случай вольт-амперной характеристики со средней скоростью диссоциации воды (U0); 4 – случай вольт-амперной характеристики с высокой скоростью диссоциации воды (U-). Здесь и на других рисунках ромбиками обозначены экспериментальные данные Н.Д. Письменской.

Перейти на страницу:
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Гомо сапиенс и геном
Гомо сапиенс и геном ...

Социальное поведение медоносных пчел
Деятельность всех пчел в улье целиком направлена на то, чтобы обеспечить благосостояние семьи. Искусственно изолированная от семьи пчела оказывается не жизнеспособной и вскоре погибает. ...

Среды, используемые для роста и развития корней растений в гидропонной системе
Среды, используемые для роста и развития корней растений в гидропонной системе ...