Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією
The influence of the Nernst diffusion layer thickness on the surface concentrations of electroactive and electroinactive species in a model electrochemical process with a preceding homogeneous first-order chemical reaction under application of a small amplitude alternating current has been investiga...
Gespeichert in:
| Datum: | 2023 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/694 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543951827238912 |
|---|---|
| author | Gichan, O. I. |
| author_facet | Gichan, O. I. |
| author_sort | Gichan, O. I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-12-03T12:00:29Z |
| description | The influence of the Nernst diffusion layer thickness on the surface concentrations of electroactive and electroinactive species in a model electrochemical process with a preceding homogeneous first-order chemical reaction under application of a small amplitude alternating current has been investigated. A case of equal diffusion coefficients of species taking part in the preceding chemical reaction in a thin layer attached to a planar electrode is considered. It has been shown that, at low frequencies of an applied alternating current, the surface concentrations of electroactive and electroinactive species increase with increasing the Nernst diffusion layer thickness. At high frequencies, the surface concentrations of both species do not depend on this parameter. However, there is a range of frequencies where the surface concentrations of species can decrease with increasing the Nernst diffusion layer thickness. This range of frequencies can be influenced by a value of the Nernst diffusion layer thickness, the rate constants of chemical reaction, and the diffusion coefficient of species. There exists a phase shift between an alternating current and the surface concentrations of electroactive and electroinactive species that change under application of this current. It is a function of the Nernst diffusion layer thickness, the oscillation diffusion layer thickness, and the reaction layer thickness. In the case of electroactive species, the phase angle can take only a positive value. At low frequencies, it tends to ?/2, whereas at high frequencies it decreases to ?/4. For the case of electroinactive species, the phase angle can be positive, negative, and equal to zero depending on the value of the Nernst diffusion layer thickness, the rate constants of chemical reaction, and the diffusion coefficient of species. It approaches –?/2 at low frequencies, and at high frequencies it tends to ?/4. The both phase angles can have the maxima and the minima. Their values are strongly dependent on the Nernst diffusion layer thickness, the diffusion coefficient of species, the rate constants of chemical reaction. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:05Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-694 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:36Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6942023-12-03T12:00:29Z Influence of the Nernst diffusion layer thickness on surface concentration in a model electrochemical process with a preceding chemical reaction Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією Gichan, O. I. CE mechanism surface concentration phase angle preceding chemical reaction Nernst diffusion layer reaction layer oscillation diffusion layer diffusion coefficient rate constant СЕ механізм поверхнева концентрація фазовий кут попередня хімічна реакція дифузійний шар Нернста реакційний шар осцилюючий дифузійний шар коефіцієнт дифузії константа швидкості The influence of the Nernst diffusion layer thickness on the surface concentrations of electroactive and electroinactive species in a model electrochemical process with a preceding homogeneous first-order chemical reaction under application of a small amplitude alternating current has been investigated. A case of equal diffusion coefficients of species taking part in the preceding chemical reaction in a thin layer attached to a planar electrode is considered. It has been shown that, at low frequencies of an applied alternating current, the surface concentrations of electroactive and electroinactive species increase with increasing the Nernst diffusion layer thickness. At high frequencies, the surface concentrations of both species do not depend on this parameter. However, there is a range of frequencies where the surface concentrations of species can decrease with increasing the Nernst diffusion layer thickness. This range of frequencies can be influenced by a value of the Nernst diffusion layer thickness, the rate constants of chemical reaction, and the diffusion coefficient of species. There exists a phase shift between an alternating current and the surface concentrations of electroactive and electroinactive species that change under application of this current. It is a function of the Nernst diffusion layer thickness, the oscillation diffusion layer thickness, and the reaction layer thickness. In the case of electroactive species, the phase angle can take only a positive value. At low frequencies, it tends to ?/2, whereas at high frequencies it decreases to ?/4. For the case of electroinactive species, the phase angle can be positive, negative, and equal to zero depending on the value of the Nernst diffusion layer thickness, the rate constants of chemical reaction, and the diffusion coefficient of species. It approaches –?/2 at low frequencies, and at high frequencies it tends to ?/4. The both phase angles can have the maxima and the minima. Their values are strongly dependent on the Nernst diffusion layer thickness, the diffusion coefficient of species, the rate constants of chemical reaction. У цій роботі досліджується вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію електроактивних та електронеактивних частинок у модельному електрохімічному процесі з попередньою гомогенною хімічною реакцією першого порядку при накладанні змінного струму малої амплітуди. Розглядається випадок однакових коефіцієнтів дифузії частинок, які беруть участь у попередній хімічній реакції у тонкому шарі біля поверхні плаского електрода. Показано, що на низьких частотах прикладеного змінного струму, поверхнева концентрація електроактивних та електронеактивних частинок може лише зростати при зростанні товщини дифузійного шару Нернста. На високих частотах поверхнева концентрація обох частинок не залежить від цього параметра. Однак, існує область частот, де поверхнева концентрація як електроактивних так і електронеактивних частинок може зменшуватися зі зростанням товщини дифузійного шару Нернста. Ця область частот залежить від товщини дифузійного шару Нернста, констант швидкості хімічної реакції та коефіцієнта дифузії частинок. Між змінним струмом і поверхневою концентрацією електроактивних та електронеактивних частинок існує зсув фаз. Він є функцією товщини дифузійного шару Нернста, товщини осцилюючого дифузійного шару та товщини реакційного шару. У випадку електроактивних частинок фазовий кут може приймати лише позитивне значення. На низьких частотах він прямує до ?/2, тоді як на високих частотах він зменшується до ?/4. У випадку електронеактивних частинок фазовий кут може бути позитивним, негативним та дорівнювати нулю в залежності від товщини дифузійного шару Нернста, констант швидкості хімічної реакції та коефіцієнта дифузії частинок. Він прямує до –?/2 на низьких частотах, а на високих частотах він приймає значення ?/4. Обидва фазові кути можуть мати максимуми та мінімуми. Їхня величина сильно залежить від товщини дифузійного шару Нернста, коефіцієнта дифузії частинок, констант швидкості хімічної реакції. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-11-22 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/694 10.15407/hftp14.04.453 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 14 No. 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 453-463 Химия, физика и технология поверхности; Том 14 № 4 (2023): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 453-463 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 14 № 4 (2023): Хімія, фізика та технологія поверхні; 453-463 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp14.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/694/709 Copyright (c) 2023 O. I. Gichan |
| spellingShingle | СЕ механізм поверхнева концентрація фазовий кут попередня хімічна реакція дифузійний шар Нернста реакційний шар осцилюючий дифузійний шар коефіцієнт дифузії константа швидкості Gichan, O. I. Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією |
| title | Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією |
| title_alt | Influence of the Nernst diffusion layer thickness on surface concentration in a model electrochemical process with a preceding chemical reaction |
| title_full | Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією |
| title_fullStr | Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією |
| title_full_unstemmed | Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією |
| title_short | Вплив товщини дифузійного шару Нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією |
| title_sort | вплив товщини дифузійного шару нернста на поверхневу концентрацію в модельному електрохімічному процесі з попередньою хімічною реакцією |
| topic | СЕ механізм поверхнева концентрація фазовий кут попередня хімічна реакція дифузійний шар Нернста реакційний шар осцилюючий дифузійний шар коефіцієнт дифузії константа швидкості |
| topic_facet | CE mechanism surface concentration phase angle preceding chemical reaction Nernst diffusion layer reaction layer oscillation diffusion layer diffusion coefficient rate constant СЕ механізм поверхнева концентрація фазовий кут попередня хімічна реакція дифузійний шар Нернста реакційний шар осцилюючий дифузійний шар коефіцієнт дифузії константа швидкості |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/694 |
| work_keys_str_mv | AT gichanoi influenceofthenernstdiffusionlayerthicknessonsurfaceconcentrationinamodelelectrochemicalprocesswithaprecedingchemicalreaction AT gichanoi vplivtovŝinidifuzíjnogošarunernstanapoverhnevukoncentracíûvmodelʹnomuelektrohímíčnomuprocesízpoperednʹoûhímíčnoûreakcíêû |