где Q – тепловой эффект реакций;

Up – термодинамическая характеристика электрохимической системы, которая мало зависит от условий электролиза.

Отклонение системы – поляризация. Электрохимическая реакция является гетерогенным процессом, и ее скорость может лимитироваться одной из стадий:

1) подвод реагирующего вещества к границе раздела фаз;

2) разряд и ионизация;

3) отвод продуктов реакции.

Поляризация, определяемая медленной стадией массопереноса – концентрационная. Если медленной стадией является стадия разряда ионизации, то поляризация называется перенапряжением

. Природа и значение поляризации зависят от многих факторов: природа реагирующего вещества, материал электрода, состояние поверхности электрода, плотность тока, состав раствора и режим электролиза. Кинетический параметр

– параметр, определяемый в реальных условиях электрохимической системы: ρ тока, Е АКТИВ, коэффициент диффузии, коэффициент переноса α (на катод), β (на анод) – доля расхода на процесс:

1) сила тока в электрохимическом аппарате J= iKS ед загрузки, A, Z, iK – в зависимости от электролита;

2) скорость электролиза – образование массы вещества за единицу времени

где q – электрохимический эквивалент, v электролиза – J тока,

если в 1 см2– v – i тока.

Баланс напряжений.

Напряжение на электрохимическом аппарате определяет расход электроэнергии при электролизе. Баланс напряжений на электрохимическом аппарате складывается из следующих составляющих:

U ЭЛ-РЕ= Еa– Еk+ ηa+ ηk, + ΔU ЭЛ-ТА+ ΔU ДИФ+ ΔU КОН+ ΔU ЭЛ,

где Еa– обратимый потенциал анода, В;

ЕК – обратимый потенциал катода, В;

ηa– поляризация анода, В;

ηk– поляризация катода, В;

ΔU ЭЛ-ТА– падение напряжения в электролите, В;

ΔU ДИФ– падения напряжения в диафрагме, В;

ΔU КОН– падение напряжения в контактах, В;

ΔU ЭЛ – падение напряжения в электродах, В.

где i – плотность катодного тока;

ρ 0 – удельное сопротивление электролита, ρ 0 повышается при вводе газа;

l – расстояние между электродами;

S – площадь сечения электролита;

J – электропроводность.

Коэффициент газонаполнения k = ρ/ρ 0.

Падение напряжения газозаполнения элемента определяется по формуле

ΔU ЭЛ-ТА = ilρ 0k.

Падение напряжения в диафрагме

ΔU ДИФ= JR ДИАФ.

Падение напряжения в контактах обычно принимают равным 5 – 10% от общего напряжения.

Падение напряжения в электродах:

Снижение напряжения на электрохимическом аппарате – оптимальное расстояние между электродами, максимальной электропроводностью.