1-1-مفهوم توزیع جریان

1-1-مفهوم توزیع جریان

بطور کلی توزیع جریان را می‌توان در دومورد بررسی نمود. امکان دارد توزیع جریان در ارتباط با سطح خارجی الکترود باشد و اشاره به یکنواختی یا عدم یکنواختی واکنش در روی سطح داشته باشد و امکان دارد توزیع جریان اشاره به توزیع واکنش در داخل ساختار الکترود بنماید.]6[

هر دونوع توزیع جریان در طراحی مناسب سلهای آبکاری، مهم می‌باشد. بسیاری از ساختار الکترودها در صنعت متخلخل بوده که می‌توان آندهای الکترولیز کلر، الکترودهای باطریها و ... را نام برد.

واکنش‌های الکترودی امکان دارد در طول سطح یکنواخت نبوده و واکنش‌ها فقط در سطح الکترود انجام نشود بلکه در داخل ساختار الکترودها (در اثر ایجاد حفره و تخلخل حاصل از.واکنش‌‌های سطحی) در فاصله نسبتا" کمی از سطح الکترود نیز واکنش‌هایی انجام گیرد.

 توزیع جریان در اثر واکنش‌ها در داخل نواحی متخلخل الکترود می‌تواند تحت تاثیر عوامل زیر باشد:

1- ساختار فیزیکی الکترود و مقاومت آن نسبت به الکترولیت : اگر مقاومت الکترود خیلی بالا باشد امکان انجام واکنش در داخل ساختار الکترود بیشتر است.

2- مقاومتهای الکترود متخلخل و الکترولیت در نواحی تخلخل.

3- ویژگیهای پلاریزاسیون واکنش الکترودی در تخلخل‌ها و در خارج از تخلخل‌ها.

چون در پروژه از الکترودهای مسطح استفاده گردیده توزیع جریان در سطح خارجی بررسی می‌گردد.

عوامل اصلی که در توزیع جریان در سطح الکترود مؤثر می‌باشند عبارتند از:

1- مقاومت ساختار الکترود.

2- مقاومت الکترولیت

3- پلاریزاسیون در اثر واکنش‌های الکترودی

4- هندسه سل.

در یک سل اگر مقاومت الکترود خیلی کمتر از مقاومت الکترولیت باشد توزیع جریان در ارتفاع الکترود نسبتا" یکنواخت است. بعبارت دیگر اگر مقاومت الکترولیت خیلی کمتر از مقاومت الکترود باشد دانسیته جریان برروی الکترود در بالای سل بیشتر از دانسیته جریان در ته سل برای همان الکترود می‌باشد، که به این پدیده اثر ترمینال  (Terminal Effect)  نیز گفته‌می‌شود. ]7و8[

در یک سل الکتروشیمیایی در حین کاربرد، تغییراتی در ترکیب الکترولیت به علت واکنشهای سل، فرآیند دیفوزیون و فرآیندهای دیگر روی می‌دهد که برروی emf سل، مقاومت الکترولیت و توزیع جریان می‌تواند تاثیر نماید. همچنین این امکان نیز وجود دارد که در اثر تغییر ترکیب الکترولیت، واکنشهای الکترودی تغییر نمایند.

از موارد مهم دیگری که می‌تواند سبب تغییرات موضعی در مقاومت الکترولیت و در نتیجه توزیع جریان شود، خوردگی، خوردگی رفتگی (erosion)، پاسیو شدن و تشکیل فیلمهای سطحی برروی الکترود و لکه‌دار شدن (plugging) است که سبب می‌شود در بعضی نقاط محصولات خوردگی تشکیل شده و مقاومت الکترولیت در آن نواحی تغییر نماید. این امکان نیز وجود دارد که در اثر گرادیان حرارتی، گرادیان دانسیته الکترولیت بوجود آید که بر نفوذ و کنوکسیون تا ثیر دارد.

مهمترین اثر ناخواسته توزیع غیریکنواخت جریان، کاهش کارآیی سل و افزایش حرارت در سل می‌باشد. حرارت ایجاد شده در الکترولیت در هر زمان متناسب با I 2 می‌باشد، (در صورتیکه توزیع جریان یکنواخت باشد). بنابراین کل حرارت آزاد شده در الکترولیت هنگامی کمترین مقدار را دارد که دانسیته جریان ثابت باشد و بیشتر از توزیع جریانی باشد که سبب غیر یکنواختی در توزیع جریان می‌شود. بطور کلی  ایجاد حرارت در نواحی که بیشترین دانسیته جریان را دارند بیشتر است.

دانسیته جریانهای زیاد و دمای بالا سبب می‌شود واکنش‌های الکترودی جدیدی انجام شوند. واکنشی که با حرارت شروع یا تسریع شود می‌تواند ایجاد حرارت بیشترنماید. حرارت نیز سبب تخلیه شدید الکتریکی الکترودها، جوشش موضعی الکترولیت، افزایش خوردگی  و رفتگی مواد پودری و حتی اتصال کوتاه در سل می‌شود.]6[

  
نویسنده : شاپرک ; ساعت ۱۱:۳٦ ‎ق.ظ روز شنبه ٩ اردیبهشت ،۱۳٩۱
تگ ها :