Vad betyder koncentrationspolarisation?
Koncentrationpolarisering inträffar i den del av polariseringen av en cell som produceras av koncentrationsförändringar som är ett resultat av passage av ström genom elektrolyten.
Inom elektrokemi är koncentrationspolarisation polariseringen av en elektrolytisk cell som är ett resultat av förändringar i elektrolytkoncentrationen på grund av strömpassage genom gränssnittet elektrod/lösning. Koncentrationpolarisering uppstår vanligtvis under de katodiska processerna, beroende på reduktionen av löst syre, eftersom det vanligtvis är i låg koncentration.
Koncentrationpolarisering avser också koncentrationsgradienten av salter på högtryckssidan av den omvända osmosmembranets yta skapad av den mindre än omedelbara återutspädningen av salter som lämnas kvar när vatten tränger igenom ett membran.
Kunskaper.se förklarar koncentrationspolarisation
I koncentrationspolarisation är elektroden polariserad på grund av en koncentrationseffekt som uppstår vid elektrodytan. Orsaken till förändringarna i koncentrationen (uppkomsten av koncentrationsgradienter i lösningen intill elektrodytan) är skillnaden i hastigheten för elektrokemisk reaktion vid elektroden och hastigheten för jonmigrering i lösningen till eller från ytan.
För katodiska processer är den viktigaste koncentrationseffekten diffusionen av löst syre till metallytan och den efterföljande reduktionen av syre genom halvcellsreaktionen:
O2(g) + 2H2O(l) + 4e– = 4OH–(aq)
För anodiska processer uppstår koncentrationspolarisering på grund av den långsamma diffusionen bort från metallytan på metallkatjonerna, som produceras av anodisk upplösning. Till exempel den anodiska reaktionen:
Fe(s) = Fe2+( aq) + 2e–
kommer att ge en koncentrationseffekt om Fe2+ joner diffunderar långsamt bort från metallytan.
Koncentrationspolarisationseffekter kan även förekomma i korrosion av metaller i sura lösningar. När en kemisk art som deltar i en korrosionsprocess är en bristvara, kan masstransporten av den arten till den korroderande ytan bli hastighetskontrollerande för att upprätthålla balansen mellan konsumtion och leverans av den arten.
Koncentrationpolarisering påverkar starkt prestandan för separationsprocessen. Lägre separeringshastighet under samma externa drivkraft innebär ökad energiförbrukning.
Koncentrationpolarisering är inneboende i alla typer av membranseparationsprocesser. Den kan användas i:
gasseparationer
Pervaporation
Membrandestillation
Omvänd osmosNanofiltreringMikrofiltreringsseparationerDenna teknik resulterar i bättre blandning av lösningen och för att minska tjockleken på diffusionsgränsskiktet.
Koncentrationpolarisering dominerar vanligtvis när koncentrationen av den aktiva arten är låg.
