Терминология в сварке
  • Поможем подобрать оборудование!
  • Посоветуем оптимальные материалы!
  • Проведем экспертную оценку моделей!
Услуги и
товары

11

компании на сайте

Добавить Вашу компанию

Главная Материалы Электроды Поляризация электродов
Поляризация электродов воздушным потоком

Поляризация электродов

Автор: Игорь

Дата: 06.07.2017


746

0

На сегодня химические источники тока находят все большее применение во многих сферах жизни человека. С их помощью сейчас работают не только ноутбуки и телефоны, но и важное оборудование, резервные системы электроснабжения, электромобили. Эти источники имеют и ряд недостатков, не позволяющих использовать их полностью. Главным изъяном является то, что при прохождении тока через такое устройство, оно начинает менять свои свойства в сторону ухудшения характеристик. Поляризация электродов играет важную роль в этом процессе.

Определение поляризации

Явление поляризации электродов состоит в изменении их свойств, а также характеристик близлежащего электролита при пропускании через них электрического тока. Этот эффект негативно влияет на производительность батареи, ибо возникает разность потенциалов, направленная в противоположную сторону внешней ЭДС, что приводит к ослаблению последней.

Поляризация электродов
Поляризация электродов

Виды поляризации

В зависимости от механизма возникновения, поляризация электродов при прохождении электрического тока делится на три вида:

  • концентрационная;
  • электрохимическая;
  • омическая.

Все три вида имеют под собой различную природу, но в то же время привносят серьезное ухудшение производительности батареи.

Концентрационный вид

Поляризация электродов первого типа возникает на положительном участке — аноде. Рассмотрим в качестве примера анод, изготовленный из серебра. В результате электролиза молекулы электролита H2SO4 распадаются на ионы 2H+ направляющиеся к отрицательно заряженному катоду и SO4 2- стремящиеся к положительному аноду:

H2SO4 → 2H+ +SO4 2-

На катоде молекулы водорода восстанавливаются согласно реакции 2H++ 2e → H2. В то же время на аноде происходит реакция образования иона серебра Ag0 -e = Ag+.

В результате концентрация ионов серебра на аноде будет превышать концентрацию в остальном растворе, вследствие чего ионы будут диффундировать от анода к катоду. Тем не менее, скорость диффузии невысока, поэтому ионы будут накапливаться на аноде, что приведет к появлению разности потенциалов между анодом и катодом. Она будет направлена в противоположную сторону по отношению к внешнему напряжению и будет ослаблять его.

«Обратите внимание!

Данный вид поляризации сравнительно легко устраняется путем перемешивания электролита. При этом концентрации вещества на аноде и в объеме выравниваются, и паразитная ЭДС пропадает.»

Электрохимический вид

Электрохимическая поляризация электродов возникает, в случае если они сделаны из инертных материалов. В результате поляризации их химические свойства как бы меняются, что дало название виду поляризации. Рассмотрим реакцию, где происходит поляризация электродов при электролизе платины:

HCl → H+ + Cl.

На катоде положительный ион водорода восстанавливается до газообразного водорода, а отрицательный ион хлора восстанавливается до газообразного хлора на аноде:

2H+ + 2e = H2;

2 Cl — 2e = Cl2.

Инертные электроды хорошо поглощают данные газы:

(+A)Pt / HCl / Pt (-k)

Следовательно, платиновый электрод на катоде насыщается водородом, а анод — хлором. Так как хлор способен только восстанавливаться, а водород — окисляться, то появляется разность потенциалов, которая ослабляет внешнее напряжение:

(+K)Pt(Cl2)/HCl/(H2)(Pt)(-A).

Описанный эффект приводит к повышенному потреблению электроэнергии и поэтому является вредным. Для борьбы с ним в раствор электролита добавляют вещества, очищающие рабочие участки от газов.

Омический вид

Омическая поляризация электродов возникает из-за сопротивления электрическому току, которое появляется как в них самих, так и в электролите. Данное явление приводит к потерям в гальваническом элементе и значительно усиливается при образовании на рабочих участках окислов или различных пленок.

График зависимости поляризации электродов от  величины тока
График зависимости поляризации электродов от величины тока

Результатом является снижение КПД и пониженное напряжение на клеммах батареи. Получается, что нежелателен такой процесс, как омическая поляризация электродов, и борьба с ней просто необходима. Для уменьшения влияния омической поляризации на производительность батареи проводят повышение электрической проводимости в электролите и уменьшают расстояние между электродами.

Снижение напряжения при поляризации электродов
Снижение напряжения при поляризации электродов

Поляризация и перенапряжение

На положительно и отрицательно заряженных участках электрических элементах всегда происходят химические взаимодействия. Если осуществить поляризацию заряженного участка, то результатом протекания реакций станет изменение структуры двойного гальванического слоя и электродного потенциала.

Выяснили, что поляризация электродов — это отклонение электродного заряда от равновесного значения, а вот степень колебания потенциала будет именоваться перенапряжением. Ни в коем случае, не следует путать эти процессы. Поляризация электродов и перенапряжение – это абсолютно разные вещи, так как один эффект относится к электроду, а другой к реакции.

Немного практики

Какова полярность электродов при сварке? Процесс дугового сваривания осуществляется с применением специального оборудования, производящего ток постоянного либо переменного типа. Сварка оснований на постоянном источнике питания совершенно отличается от сваривания на переменном токе, поэтому полярность сварочных электродов очень значима.

Выбирая типы электродов для ручной дуговой сварки, необходимо обращать внимание на полюса рабочего оборудования:

  • Процесс сварки на прямой полярности осуществляется в подсоединении анода к возделываемым изделиям, а катода к креплению электрода.
  • При выполнении работ с обратной полярностью, полюса подключаются в противоположном направлении. То есть положительный полюс идет на крепление, а минус – на массу заготовки.

Заключение

Поляризация электродов оказывает значительное влияние на производительность химических источников тока. Однако знание природы этих явлений позволит выяснить, как правильно варить сваркой электродами, оценивать их вклад в ухудшение КПД и принимать максимально эффективные меры для их минимизации.


Автор: Игорь

Дата: 06.07.2017

Рейтинг статьи:


Загрузка...

Понравилась статья?

НЕТ
ДА

Поделиться в соцсетях

Какие электроды вы используете?

Какую сварку плавлением вы используете?