معادلات انتقال الکترولیت

View Categories

معادلات انتقال الکترولیت

3 min read

معادلات انتقال الکترولیت
نسخه اصلاح شده قانون اهم انتقال بار در الکترولیت را توصیف می کند. در مخزن، بیان چگالی جریان به صورت تعریف شده است
که σ l نشان دهنده هدایت الکترولیت، R ثابت گاز مولی، T دما ، ثابت F فارادی و + عدد انتقال است.
در حوزه های متخلخل (جداکننده و الکترودهای متخلخل) به این صورت تعریف می شود
حفاظت فعلی با شرح داده شده است . در اینجا l مجموع همه مشارکت های جاری را نشان می دهد.
یون های نمک تفکیک شده می توانند به دلیل همرفت، مهاجرت و انتشار منتقل شوند. بردار شار مولی، Nl ، (واحد SI: mol/(m2 · s ))، به صورت زیر نوشته می شود:
که در آن D (واحد SI: mol/(s/m2 ) ) ضریب انتشار دوتایی است که اثرات مهاجرت در آن گنجانده شده است، و u (واحد SI: m/s) سرعت متوسط ​​حجم است.
در مخزن معادله تعادل مواد است
در الکترودهای متخلخل، واکنش‌های الکتروشیمیایی، منابعی را در معادله تعادل مواد ایجاد می‌کنند و در نتیجه
که در آن Rl عبارت منبع (واحد SI: mol/s /m 3 ) حاصل از واکنش های الکتروشیمیایی است. این عبارت منبع مطابق معادله زیر است:
که در آن nm تعداد الکترون های درگیر در واکنش (بدون بعد)، حجم مولی جزئی حلال (H 2 O ) (واحد SI: m / mol)، حجم مولی جزئی الکترولیت (واحد SI: m 3) را نشان می دهد. /mol)
ضرایب استوکیومتری برای پروتون،
ضریب استوکیومتری برای یون بی سولفات، و
ضریب استوکیومتری آب در واکنش m .
در جداکننده، معادله انتقال مربوطه برای الکترولیت استفاده می شود، اما در جایی که عبارت منبع، Rl ، صفر است.
برای یک مرز، شار گونه های الکترولیت ناشی از واکنش های الکتروشیمیایی بر اساس محاسبه می شود.
همانطور که مواد جامد در الکترودها واکنش نشان می دهند، تخلخل به دلیل تغییر حجم تغییر می کند. این با معادله زیر توضیح داده شده است:
که در آن حجم مولی (واحد SI: m3 /mol) برای مواد جامد در الکترودها را نشان می دهد ،
ضریب استوکیومتری سرب،
ضریب استوکیومتری اکسید سرب و
ضریب استوکیومتری سولفات سرب در واکنش m . برای گونه ای با چگالی شناخته شده ρ i (واحد SI: kg/m 3 ) و جرم مولی i می توان آن را به صورت محاسبه کرد.
در جداکننده تخلخل ثابت است.
برای نتایج و اهداف تجزیه و تحلیل، بیان وضعیت بار زیر، soc، برای الکترودها نیز تعریف شده است.
با فرض اینکه واکنش های اصلی سرب و PbO 2 سهم اصلی جریان در هر الکترود هستند، میانگین سرعت سطحی در هر محفظه الکترود را می توان به صورت محاسبه کرد.
و
از آنجا که مخزن به طور معمول در مجاورت الکترود PbO2 مثبت است ،
معمولاً تقریب خوبی در مخزن است و
قابل استفاده در جداکننده
این مفروضات منجر به یک سرعت ناپیوسته، و از این رو یک سهم همرفتی ناپیوسته در انتقال الکترولیت، در رابط بین حوزه جداکننده و مخزن می شود. پس زمینه فیزیکی این امر این است که با مصرف یا ایجاد آب در الکترود مثبت در هنگام شارژ یا تخلیه، سطح مایع در مخزن افزایش یا کاهش می یابد. با این حال، ترکیب سرعت کم و گرادیان غلظت متوسط ​​در فصل مشترک جداکننده/مخزن، این تقریب های سرعت را در بیشتر موارد قابل قبول می کند.