旋轉(zhuǎn)圓盤電極的基本工作原理是什么?
2024-08-19
[2108]
旋轉(zhuǎn)圓盤電極是電極理論與流體動(dòng)力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物,因此它也稱為流體動(dòng)力學(xué)電極。其工作原理的基本要點(diǎn)是:物質(zhì)傳遞和電流密度受控于電化學(xué)活性物質(zhì),而電化學(xué)活性物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)是按流體動(dòng)力學(xué)規(guī)律進(jìn)行的。
基本工作原理:
旋轉(zhuǎn)圓盤電極廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代電分析化學(xué),以及電極動(dòng)力學(xué)的研究。從四十年代就對(duì)該電極的流體力學(xué)模型和質(zhì)量傳遞方程進(jìn)行了大量的研究,其嚴(yán)格的,極限擴(kuò)散電流方程式為:
Id=0.62nFAD2/3ω1/2γ-1/6C
式中:
Id:圓盤電極的極限擴(kuò)散電流,A/Cm2
n:參與電化學(xué)反應(yīng)的電子數(shù)Cm2/秒。F:法拉第常數(shù)。
γ:溶液的動(dòng)力學(xué)粘度。Cm2/秒。
ω:電極的旋轉(zhuǎn)速度?;《?秒。
C:被測離子的濃度。
由方程式可知,電極的極限擴(kuò)散電流Id和轉(zhuǎn)速V的平方根成良好的線性關(guān)系,如以Id對(duì)N½作圖,可得一直線,其斜率為0.62nFAD2/3γ-1/6C,則可求出反應(yīng)粒子的擴(kuò)散系數(shù)D。
δ=1.61D1/3ω-1/2γ-1/6
式中:
δ:擴(kuò)散層厚度。
D:被測電原性物質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)。Cm2/秒。
γ:溶液的動(dòng)力粘度。Cm2/秒。
ω:旋轉(zhuǎn)速度。轉(zhuǎn)速/秒。
由此可見,電極表面擴(kuò)散層有效厚度δ是一個(gè)可準(zhǔn)確計(jì)算的量,一旦知道D、γ、ω就可計(jì)算δ,電極表面擴(kuò)散層有效厚度δ具有這些優(yōu)點(diǎn),使之在電分析化學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。