ЭГД-течения в симметричной системе электродов, страница 5

б) вид напряжения на кювете»

   . В первой серии эксперимента в качестве катода использовался W, обладающий наиболее высокой работой выхода из приведенных в таблице

1. При неизменном вольфрамовом катоде были исследованы следующие металлы : Mg< Ti, Pb, Ta, Ni. Как видно из рис 1-5 вид зависимостей тока - I(U) и скорости -V(U) от напряжения различен. Наряду с гистерезисом тока, нами впервые обнаружен гистерезис скорости. Для различных биметаллических пар зарегистрированы три вида петли гистерезиса: 1. направление обхода по часовой стрелке (ниспадающая ветвь лежит ниже возрастающей  ) 2- направление обхода против часовой стрелки (ниспадающая ветвь петли лежит выше возрастающей), 3-на гистерезисной кривой наблюдается изменение направления обхода ( гистерезисная кривая имеет форму восьмерки).

Рис.    Вольтамперные характеристики системы провод-провод в трансформаторном масле (опорный Au)

сти.

1.  Ионизационно-рекомбинационный механизм образования ионов.

    Исследованию ЭГД-течений посвящено большое количество работ. ЭГД-течения возникают с некоторого порогового напряжения. Как показано ранее механизм зарядообразования, сопровождающий процесс ЭГД-течений носит ионизационно-рекомбинационный характер. В послепороговой области напряжений ионы рождаются на поверхности электродов.

Поскольку токопрохождение через жидкий диэлектрик обычно не сопровождается растворением электродов или выделением на них веществ, рассмотрим элементарный акт ионообразования, протекающий по окислительно-восстановительному механизму

 – катод,

– анод.                                                   1.

     Акт ионизации в реальном растворе является сложным гетерогенным процессом, сопровождающимся целым рядом превращений. Если жидкий диэлектрик характеризуется как  хороший изоляционный материал, то его электрические свойства определяются примесными ионами, обладающими повышенными электронно-донорными либо электронно-акцепторными качествами. Поэтому считают, что перенос заряда на межфазной границе осуществляется преимущественно на примесные молекулы. Обозначим энергию ионизации восстановленной формы через , а энергию сродства к электрону окисленной формы через . Уровень Ферми окислительно-восстановительной реакции определяется в виде

,

( – энергия, необходимая для реорганизации состояния растворителя при появлении в нем частицы окисленной или восстановленной формы). Для водных растворов величина этой энергии колеблется в пределах (0.5-2) эВ.  В соответствии с теорией кинетики приэлектродного обмена, плотность катодного и анодного токов равны соответственно

,                                         2

,                                           3

гдеej_M – уровень Ферми металла; Е_и, Е_ср – энергии ионизации и сродства к электрону примесной молекулы. Таким образом, в приэлектродной области образуется заряженный слой.  Прохождение тока в любой электрохимической системе состоит их нескольких стадий: транспортировка ионов к границе раздела  электрод – жидкость, процесс разряда иона либо ионизации нейтральной частицы у электрода и отвод продуктов реакции из приэлектродной зоны. Кинетика приэлектродных процессов обычно содержит несколько стадий, например стадию переноса электронов через границу раздела электрод – жидкость, т.е. электрохимическую, и стадию отвода продуктов электрохимических реакций в объем жидкости.

Встречные и сквозное ЭГД-течения.

     Как видно из формул   изменение условий зарядообразования на одном из электродов должно нарушить симметрию в картине ЭГД-течений.  Эксперимент показывает, что изменение условий инжекции заряда на одном из электродов приводит к искажению симметричной структуры ЭГД-течений.  Это изменение, как это видно из выражений 2 и 3, может произойти при изменениии напряжения на электродах, либо при изменении состав или концентрации примесной добавки, либо при изменении материала либо покрытия одного из электродов.