ПОКАЗАТЕЛИ РАЗРЯДА ИОНОВ ГИДРОКСОНИЯ НА РАЗЛИЧНЫХ КАТОДАХ В ШИРОКОЙ ОБЛАСТИ КИСЛОТНОСТИ ЭЛЕКТРОЛИТА И ПОТЕНЦИАЛОВ
Аннотация
Для изучения влияния кислотности электролита, типа используемых катодов, потенциалов на показатели процесса электролиза, провели электрохимическое восстановление водорода (иона гидроксония) на катодах из цинка, алюминия и меди из кислых водных растворов, содержащих серную кислоту (0,09; 0,18; 0,36 М). Исследования осуществляли на потенциостате «Potentiostat P-30Jcom фирмы «Elins» с использованием трехэлектродной ячейки в условиях интенсивного перемешивания электролита магнитной мешалкой. Рабочие электроды (катоды) были выполнены из меди марки М1 площадью (S) – 0,09 см2; алюминия (АД1) S- 0,125 см2, цинка (Ц0А) S-0,35 см2, вспомогательный (анод) – из платиновой пластинки площадью 0,20 см2, электрод сравнения – хлоридсеребряный (AgCl/Ag). На начальной стадии электролиз выполнен в следующих режимах: потенциодинамические измерения при скорости развертки 1 мВ/с в области потенциалов –(700-850) мВ на медном и алюминиевом электроде и –(1000-1150) мВ на цинковом электроде. В указанном интервале потенциалов проведены расчеты параметров разряда гидроксония на каждом катоде: тафелевского наклона, кажущихся коэффициентов переноса и токов обмена, средней плотности тока. Рассмотрены зависимости указанных параметров от кислотности электролита, получены средние величины стационарных потенциалов, которые, как и кажущийся ток обмена, заметно зависели от материала катода: -923,1 мВ (цинковый катод); 36,1 мВ (медный катод); -603,7 мВ (алюминиевый катод) (AgCl/Ag)). Показано влияние ПАВ на все рассмотренные кинетические параметры. Определен порядок реакции с добавками и без добавок ПАВ. На следующем этапе проведено сравнение электрохимических параметров разряда гидроксония на медном электроде в следующих режимах исследования: потенциодинамические измерения при скорости развертки 1 мВ/с в области потенциалов –(700-850) мВ; потенциостатические измерения в области потенциалов –(950-1100) мВ; гальваностатические измерения в области потенциалов –(770-910) мВ. Отмечено, что при максимальном содержании серной кислоты в электролите 0,36 М наблюдается заметная разница в величинах кажущегося тока обмена и тафелевского наклона, а также порядка реакции, что связано с возможным изменением механизма процесса при повышении кислотности электролита.
Литература
Ponomarev D.A., Plotnikova M.D., Shein A.B., Rubtsov A.E. Study of the protective action of thiazole and thiadiazole derivatives on low-carbon steel in hydrochloric acid solution. Vestn. Perm. Un-ta. Ser. Khimiya. 2018. N 3(31). P. 349-359 (in Russian). DOI: 10.17072/2223-1838-2018-3-349-359.
Shein A.B., Plotnikova M.D., Rubtsov A.E. Protective properties of a number of thiadiazole derivatives in sulfuric acid solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 7. 123-129 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20196207.5968.
Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V., Kichigin V.I., Kryl'skii D.V. Kinetics and nature of the slow stage of cathodic hydrogen evolution on iron in aqueous and water-ethylene-glycol solutions of HCl in the presence of o-fluorophenylbiguanidine. Russ. J. Electrochem. 2013. V. 49. N 11. P. 1045-1052. DOI: 10.7868/S0424857013110133.
Mokrushin M.A., Shein A.B., Rubtsov A.E. The search of potential corrosion inhibitors in a series of sulfur-containing organic substances. Vestn. Perm. Un-ta. Ser. Khimiya. 2017. V. 27. N 3. P. 271-278 (in Russian). DOI: 10.17072/2223-1838-2017-3-271-278.
Rybalka K.V., Beketaeva L.A., Davydov A.D. Determination of corrosion current density by the rate of cathodic depolarizer consumption. Russ. J. Electrochem. 2016. V. 52. N 3. Р. 268-272. DOI: 10.7868/S0424857016030099.
Rybalka K.V., Beketaeva L.A., Davydov A.D. Determination of corrosion current density on bulk nickel and nickel powder by the rate of cathodic depolarizer consumption. Russ. J. Electrochem. 2016. V. 52. 10. Р. 921-924. DOI: 10.7868/S042485701610110.
Rybalka K.V., Beketaeva L.A., Davydov A.D. Estimation of corrosion current by the analysis of polarization curves: Electrochemical kinetics mode. Russ. J. Electrochem. 2014. V. 50. N 2. Р. 108-113. DOI: 10.7868/S0424857014020030.
Kuznetsov V.V., Gamburg Yu.D., Zhalnerov M.V., Zhulikov V.V., Batalov R.S. Reaction of hydrogen evolution on Co−Mo (W) and Ni−Re electrolytic alloys in alkaline media. Russ. J. Electrochem. 2016. V. 52. N 9. Р. 901-909. DOI: 10.7868/S0424857016090061.
Solmaz R., Kardas G., Gulha M., Yazici B., Erbil M. Investigation of adsorption and inhibitive effect of 2-mercapto-tiazoline on corrosion of mild steel in hydrochloric acid media. Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 5941-5952. DOI: 10.1016/j.electacta.2008.03.055.
Solmaz R., Kardas G., Yazici B., Erbil M. Adsorption and corrosion inhibitive properties of 2-amino-5-mercapto-1,3,4-thiadiazole on mild steel in hydrochloric acid media. Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2008. V. 312. P. 7 - 17. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2007.06.035.
Balybin D.V., Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Kuzina O.Yu. Influence of pyridine on the kinetics of the hydrogen evolution reaction on iron in acidic chloride solutions. Vestn. TGU. 2013. V. 18. Iss. 5. P. 2178 – 2184 (in Rus-sian).
Kolesnikov A.V., Kozlov P.A. The effect of pyridine on zinc electrolysis at various current densities. Tsvetnye Metally. 2018. N 8. P. 45-49 (in Russian). DOI: 10.17580/tsm.2018.08.05.
Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V., Kuzi-na O.Yu., Krylsky D.V. Effect of o-fluorophenylbiguanidine on the kinetics of the hydrogen evolution reaction on iron and its diffusion through a steel mem-brane in aqueous solutions of HCl. Naukoem. Tekhnol. 2012. V. 12. N 11. P. 52 – 58 (in Russian).
Balybin D.V. Influence of pyridine on the kinetic regularities of the reaction of hydrogen evolution on iron in acidic chloride solutions. Sci. World (Chem. Sci.). 2014. N 1 (5). P. 45 – 47 (in Russian).
Kozlov P.A., Kolesnikov A.V. Features of zinc electrolysis in the presence of pyridine. Tsvetnye Metally. 2020. N 5. P. 72 - 76 (in Russian).
Alekhina O.V., Matveeva M.V. Some aspects of the reac-tion of hydrogen evolution on iron and its diffusion through a steel membrane in acidic alcohol solutions. Vestn. Tambov. Un-ta. Ser.: Estestv. Tekhnich. Nauki. 2014. V. 19 (1). P. 136 - 140 (in Russian).
Kolesnikov A.V., Ageenko E.I. Features of the discharge of zinc in a background sodium sulfate solution under stirring conditions. Kondensir. Sredy Mezhfazn. Granitsy. 2021. V. 23. N 2. P. 229 – 235 (in Russian). DOI: 10.17308/ksmf.2021.23/3434.
Kireev S.Yu., Kireeva S.N. Indium electrodeposition from sulfate electrolyte with halide anions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 10. P. 53 – 57 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6439.
Alfantazi A.M. An investigationthe effects of orhopheny lene diamine and sodium lignin sulfonate on zinc elec-trowinning from industrial electrolyte. Hydrometallurgy. 2003. V. 69 (1-3). P. 99 – 107. DOI: 10.1016/s0304-386x(03)00030-6.
Sapronova L.V., Sotskaya N.V., Dolgikh O.V. Kinetics of nickel electrodeposition from complex electrolytes containing amino acids. Kondensir. Sredy Mezhfazn. Granitsy. 2013. V. 15. N 4. P. 446 – 452 (in Russian).
Kolesnikov A.V., Ageenko E.I. The effect of pyridine on the electrochemical parameters of the hydroxonium discharge at the copper cathode. Butlerov Commun. 2019. V. 60. N 12. P. 62-69. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/19-60-12-62.
Atkins P.U. Physical chemistry. V. 2. M.: Mir. 1980. 584 р. (in Russian).
Skorchelletti V.V. Theoretical electrochemistry. L.: Khimiya. 1974. 568 р. (in Russian).
Krishtalik L.I. Electrode reactions. The mechanism of an elementary act. M: Nauka. 1982. 224 p. (in Russian).
