稳态电流法测定离子迁移数

来源:钜大LARGE    2011-06-11 16:40:00    点击量:0

假若对聚合物电解质中含M的阳离子,电极M(s)是非阻塞电极,而对含X的阴离子它又是阻塞电极,对由电极M(s)构成的电池工施加一小而恒定的电势差,并同时记录电流随时间的变化。在刚开始极化时,起始电流J。最大,这是由于体系中所有可迁移的组分(包括简单离子、离子对和离子聚集体)对电荷的传输过程都有贡献。随着极化的进行,两电极之间的浓度梯度逐渐增大,浓度梯度的形成,降低了阴、阳离子的迁移速率,导致电流随时间呈迅速减小的趋势。经过长时间的极化之后,体系形成了一个稳定的浓度梯度,抑制了阴离子的迁移,仅阳离子在电场的作用下定向移动,以满足阴极还原反应的需要,因而该条件图5—19极化电流随时间的变化曲线下的电流也趋于某一定值,称为稳态电流。
电流反映了含M的阳离子组分的定向迁移和中性的离子对的扩散对电荷传输的贡献。因此,可将阳离子的迁移数表示成:然而,利用该式得到的离子迁移数的误差较大,主要原因在于上述分析没有考虑电极电阻对电流的影响。Bruce和VincentE08]详细分析了电池工的极化行为,表明了在忽略离子与离子之间静电相互作用的条件下,起始电流和稳态电流可分别用表示。式中,AV表示对电池所施加的电势差;是为电池常数;G为电解质的电导;分别是电极在始态和稳态条件下的电阻,电极电阻是电荷传输电阻和电极钝化层的电阻之和。稳态电流法具有原理简明,测定方便,不需要活度系数和扩散系数的数据,所得结果重现性好,并能从某种程度上反映出体系的电化学性能等优点,更显著的是它正确处理了电中性组分的扩散对电导的贡献,因此,该法已广泛用来研究聚合物电解质的离子迁移数。近来,Abraham等认为,不仅应当考虑电极电阻的影响,而且也不应忽略聚合物电解质电阻所起的作用,分别为起始态和稳态时聚合物电解质的电阻。