Polarisation électrochimique de la galvanoplastie des tubes chauffants électriques

Polarisation électrochimique de la galvanoplastie des tubes chauffants électriques

Le changement de potentiel d'électrode causé par la lente progression des étapes électrochimiques dans le processus de réaction cathodique est appelé polarisation électrochimique. Ce changement de potentiel d'électrode peut également être considéré comme un changement de l'énergie d'activation de la réaction d'électrode, affectant ainsi la vitesse de réaction d'électrode.

Pendant le processus de galvanisation, lorsqu'aucun courant ne la traverse, la cathode dans la solution de placage est en équilibre et son potentiel d'électrode est plat. Après avoir été électrifiés, en supposant que la vitesse des étapes électrochimiques est infiniment élevée, même si la densité de courant cathodique est élevée (c'est-à-dire qu'il y a beaucoup d'électrons fournis à l'électrode par unité de temps), les ions de zinc peuvent encore subir une réaction de réduction à la cathode tout en maintenant le potentiel d'équilibre inchangé. Cela signifie que tous les électrons provenant du circuit externe sont immédiatement consommés par la réaction de réduction des ions zinc dès qu'ils atteignent la surface de l'électrode. Par conséquent, il n'y aura pas d'accumulation d'électrons en excès sur la surface de l'électrode et la charge de l'électrode restera la même que lorsqu'elle n'est pas alimentée. La double couche d'origine ne changera pas, ce qui signifie que le potentiel d'électrode ne change pas et que la réaction d'électrode se poursuivra toujours au potentiel d'équilibre.

Si la vitesse de réaction de l'électrode est limitée, c'est-à-dire que la réaction de réduction des ions zinc prend un certain temps pour se terminer, mais lorsque la quantité d'électricité fournie à l'électrode par unité de temps est infiniment petite (c'est-à-dire que le courant cathodique la densité est infiniment petite), les ions de zinc ont encore suffisamment de temps pour se combiner avec les électrons sur l'électrode, et il n'y a toujours pas d'accumulation excessive d'électrons sur la surface de l'électrode, de sorte que le potentiel de l'électrode reste inchangé et reste au potentiel d'équilibre.

Cependant, en fait, aucune de ces hypothèses n'existe. Pendant la galvanoplastie, la vitesse du flux de charge vers l'électrode (c'est-à-dire le courant) n'est pas infiniment petite, et la vitesse de réduction des ions zinc sur l'électrode n'est pas non plus infiniment grande. En raison de la réaction d'électrode de tout gain ou perte d'électrons, il existe toujours une certaine résistance. Par conséquent, une fois que l'alimentation externe a fourni des électrons à l'électrode, les ions zinc ne peuvent pas être immédiatement réduits et les électrons transportés par l'alimentation externe ne peuvent pas être complètement consommés. En conséquence, des électrons en excès s'accumulent sur la surface de l'électrode (par rapport à l'état d'équilibre lorsqu'il n'est pas sous tension), provoquant une augmentation des charges négatives sur la surface de l'électrode par rapport à avant la mise sous tension, et le potentiel de l'électrode se déplace dans le sens négatif et polarise.

De même, en raison du fait que la vitesse à laquelle les atomes de zinc sur l'anode libèrent des électrons est inférieure à la vitesse à laquelle les électrons circulent de l'anode vers la source d'alimentation externe, il y a une accumulation de charge positive excessive (accumulation d'ions zinc) sur l'anode, ce qui fait que le potentiel d'anode s'écarte du potentiel d'équilibre et devient positif, ce qui entraîne une polarisation électrochimique de l'anode.

D'après la discussion du processus de polarisation de l'électrode mentionné ci-dessus, on peut voir que la polarisation de l'électrode est essentiellement causée par le décalage entre la vitesse de réaction de l'électrode, la vitesse de transfert d'électrons et la vitesse de diffusion des ions. L'apparition de la polarisation de concentration cathodique est causée par le taux de diffusion des ions inférieur au taux auquel la réaction d'électrode consomme des ions, tandis que la polarisation électrochimique cathodique est causée par le taux de transfert d'électrons supérieur au taux auquel la réaction d'électrode consomme des électrons.

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