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2018/10/12 20:38
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Chap. 4 electrolysis cell

當E>>E₀

at x=0, E=E₀-(RT/nF)ln(cR/cₒ)|ₓ₌₀ cR/cₒ→0 as cR<<cₒ ⸫R→O

limiting current, iᴅₐ=-nFAcR*DR/XᴅR....(1), iᴅc=-nFAcₒ*Dₒ/Xᴅₒ...(2)

general case:

i= -nFAJ₀|ₓ₌₀=nFAJR|ₓ₌₀

Jₒ|ₓ₌₀= -Dₒ[cₒ*-cₒ(0,t)]/Xᴅₒ=-i/nFA → cₒ(0,t)=cₒ*-(i/nFA)(Xᴅₒ/Dₒ)....(3)

(2)代入(3),  ....(5)

同理, cR(0,t)=cR*+(i/nFA)(XᴅR/DR)....(4)

(1)代入(4),  .….(6)

E=E°+(RT/nF)ln[cₒ(0,t)/cR(0,t)]....(4.16)

(5), (6)代入(4.16), 

  ⸪ Xᴅᵢ=(πDᵢt)½

(7)

i.e. E½= E°+(RT/2nF)ln(DR/Dₒ)=E°-(RT/2nF)ln(Dₒ/DR)

實驗上把時間固定

  1. dme: dropping mercury electrode

  2. rotation disk → steady state electrode

applcation:

⸪t=constant, Xᴅₒ=(πDₒt)½=constant

iᴅc=δₒcₒ* ….(8)→ δₒ= nFADₒ/Xᴅₒ

iᴅₐ=-δRcR*....(9)

O+ne⁻→R, x: mole fraction of O cₒ*=xc* and cR*=(1-x)c*

(8), (9)代入(7)→ E=E½+(RT/nF)ln[(δₒxc*-i)/(i+δR(1-x)c*)]

可作i-E-x的圖, 如Fig. 4.12

  1. 當x固定, E-i圖

  2. i=0, E-x圖: potentiometric titration curve, Fig. 4.13(b)

⸪ Xᴅᵢ=(πDᵢt)½, and E½=E°-(RT/2nF)ln(Dₒ/DR)

 → Nerst eq., +號是因為O+ne⁻→R(還原電位)

  1. E=constant, i-xdiagram

constant composition, iᴅc=-nFAcₒ*Dₒ/Xᴅₒ≈kct⁻½ Xᴅₒ=(πDₒt)½

 , → i-t-E diagram

  1. i=constant, chronopotentiometry

       2. E=constant,  i-t圖

Dropping mercury electrode(d.m.e.)

當V↑, Xᴅ↓   ↑       D₀dme≈7D₀/3

iᴅ=nFAcₒ*Dₒ/Xᴅₒ=nFAcₒ*(Dₒ/πt)½=nF4π(3ut/4πd)⅔cₒ*(7Dₒ/3πt)½=706nDₒ½cₒ*u⅔t⅙

 

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