Нестационарные зависимости при поляризации жидких металлических электродов в расплавленных солях при образовании структур типа циркуляционных ячеек. 2. Влияние внешних условий и последовательное наложение импульсов тока : научное издание
Библиографическое описание:Нестационарные зависимости при поляризации жидких металлических электродов в расплавленных солях при образовании структур типа циркуляционных ячеек. 2. Влияние внешних условий и последовательное наложение импульсов тока : научное издание / Ю. Г. Михалев, Н. Ю. Жаринова. - Текст : непосредственный // Расплавы. - 2022. - № 2. - С. 141-151. - ISSN 0235-0106, DOI 10.31857/S0235010622020049.
Аннотация:Работа является продолжением исследований нестационарных зависимостей (кривых включения) при катодной поляризации жидких электродов из свинца, висмута, кадмия, алюминия в хлоридных расплавах, когда в диапазоне от потенциала без тока до потенциала нулевого заряда у межфазной границы доминируют структуры в виде вихрей – циркуляционных ячеек (ЦЯ), обусловленные микроэффектом Марангони. В этом случае зависимости перенапряжения η и плотности тока <i>i</i> от времени при ступенчатом задании тока в гальваностатических условиях или потенциала в потенциостатических условиях (кривые включения) имеют экстремумы тока или перенапряжения, убывающие по величине вплоть до установления стационарного состояния. Значения η и <i>i</i> в первом экстремуме η<sub>экстр</sub> и <i>i</i><sub>экстр</sub> всегда имеют наибольшую амплитуду. Время τ<sub>экстр</sub> достижения η<sub>экстр</sub> и <i>i</i><sub>экстр</sub> и сами значения η<sub>экстр</sub> и <i>i</i><sub>экстр</sub> характеризуют процесс формирования ЦЯ. Величина τ<sub>экстр</sub> является наиболее удобной для анализа, поскольку практически не зависит от концентрации электрохимически активных частиц. Предположено, что формирование циркуляционных ячеек тем медленнее, а величина τ<sub>экстр</sub> тем больше, чем больше интенсивность массообменных процессов на границе электрода с электролитом, которая определяется условиями поляризации. В работе показано, что при увеличении температуры τ<sub>экстр</sub> увеличивается, а значит формирование ЦЯ протекает медленнее. При наложении внешнего магнитного поля, которое способствует замедлению массопереноса, τ<sub>экстр</sub> уменьшается. При погружении электрода в кварцевую обойму τ<sub>экстр</sub> также уменьшается. Эти результаты в целом свидетельствуют о правильности предположения о факторах, влияющих на скорость формирования ЦЯ. При последовательном наложении импульсов тока на уже поляризованный электрод на кривых включения отчетливо виден экстремум перенапряжения, величина которого уменьшается в последовательности импульсов. Значения τ<sub>экстр</sub> также снижаются. Существование экстремумов перенапряжения может быть связано с энергетическими затруднениями встраивания вновь образующихся ЦЯ в структуру существующих.
This work is a continuation of studies of nonstationary dependences (inclusion curves) during cathodic polarization of liquid electrodes made of lead, bismuth, cadmium, aluminum in chloride melts, when structures in the form of vortices—circulation cells (CC), due to the Marangoni microeffect. In this case, the time dependences of the overvoltage η and the current density <i>i</i> with a stepwise setting of the current under galvanostatic conditions or the potential under potentiostatic conditions (inclusion curves) have extrema of the current or overvoltage, decreasing in magnitude until a steady state is established. The values of η and <i>i</i> at the first extremum η<sub>extr</sub> and <i>i</i><sub>extr</sub> always have the largest amplitude. The time of τ<sub>extr</sub> achievement η<sub>extr</sub> and <i>i</i><sub>extr</sub> and the values of η<sub>extr</sub> and <i>i</i><sub>extr</sub> themselves characterize the process of forming the CC. The τ<sub>extr</sub> value is the most convenient for analysis, since it does not depend on the concentration of electrochemically active particles. It is assumed that the formation of circulation cells is the slower, and the value of τ<sub>extr</sub> is the greater, the greater the intensity of mass transfer processes at the electrode-electrolyte interface, which is determined by the polarization conditions. It is shown in the work that with increasing temperature τ<sub>extr</sub> increases, which means that the formation of the CC proceeds more slowly. When an external magnetic field is applied, which helps to slow down mass transfer, τ<sub>extr</sub> decreases and when the electrode is immersed in a quartz holder τ<sub>extr</sub> also decreases. On the whole, these results indicate the correctness of the assumption about the rate of CC formation. When the current pulses are successively applied to the already polarized electrode, the overvoltage extremum is clearly visible on the turn-on curves, the value of which decreases in the sequence of pulses. τ<sub>extr</sub> values are also reduced. The existence of overvoltage extrema can be associated with energy difficulties in the integration of newly formed CC into the structure of existing ones.
Ключевые слова:molten salts, Liquid Metal Electrodes, Circulation cells, formation time of circulation cells, current density, overvoltage, turn-on curves, расплавленные соли, жидкие металлические электроды, циркуляционные ячейки, время формирования циркуляционных ячеек, плотность тока, перенапряжение, кривые включения
