第10节 扩散层与边界层、界面双电层 徐艳辉.pdfVIP

苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学 基础》讲义 第十节 扩散层与边界层、界面双电层 徐艳辉 博士 苏州大学 化学电源研究所 苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义 kT RT D ? ? ? 扩散系数D 经典扩散理论的公式为 6??r ZF 2 粘度系数与离子有效半径 D不是一个严格的常数，与浓度、温度、粘度洗漱、粒子半径、活度系数 等有关，水溶液中大部分无机离子的D在E-5cm2/s数量级，不同离子的D 这么接近在于水合作用，质子与OH-的比较大原因在于它们特殊的扩散过 程。 室温下D的温度系数大约为2%/ RT 度，涉及的活化能大约为3~4千卡 D? ? u0 /摩尔。 nF 无限稀释时的扩散系数可用无限 稀释时的离子淌度数值计算，即 t? 浓溶液的扩散系数略微小于稀溶 D ? D? 液中；但是变化不大。理论上还 t? ? ? 可以根据电迁移数和溶液的当量 比电导计算扩散系数，即 D D ? 电解质 还可以根据电解质扩散系数和离 （2 1- t） 子的电迁移数估算离子的扩散系 数 苏州大学化学电源研究所 徐艳辉 博士 苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义 来自于周仲柏、查全性的书 苏州大学化学电源研究所 徐艳辉 博士 苏州大学物理学院（能源学院）2011级新能源材料与器件本科班《电极过程动力学基础》讲义 有效扩散层厚度概念c c0 ? 电极附近液相中的传质，一般 同时存在对流与扩散，常称实 扩散区 对流区 际情况下的稳态扩散为“对流 扩散” c ? 反应开始之前，浓度到处相 s ? 等；反应开始之后，表面浓度 x 开始降低，界面液相开始出现 浓度梯度，体系处于”非稳态 理想情况下界面液相反应粒子浓度分布 阶段“，或者”暂态阶段“。 ? 电化学反应消耗物质，浓度梯 度的存在以及对流现象的存在 补充消耗的物质，平衡下，满 足的数学关系式为 ? c i ? 0 ? t ? 达到稳态后界面浓度分布如图 所示。 实际情况下的界面液相浓度分布