До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді
The influence of a weak harmonic roughness of electrode surface, and the near-electrode layer thickness on the frequency characteristics of constituents of the adsorption impedance for a step of diffusion-controlled adsorption of neutral molecules from the Nernst diffusion layer has been analyzed. I...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/822 |
| 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_ | 1856543973020008448 |
|---|---|
| author | Gichan, О.І. |
| author_facet | Gichan, О.І. |
| author_sort | Gichan, О.І. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-26T08:56:52Z |
| description | The influence of a weak harmonic roughness of electrode surface, and the near-electrode layer thickness on the frequency characteristics of constituents of the adsorption impedance for a step of diffusion-controlled adsorption of neutral molecules from the Nernst diffusion layer has been analyzed. It has been done based on the expression for the generalized finite adsorption impedance for an electrode with a model harmonic roughness describing by a perturbation parameter equals to the ratio of the amplitude of the surface oscillations to its period. It allows us to separate the contributions of the double layer and adsorption capacitances to the adsorption impedance. It has been shown that the peculiarities of adsorption from a thin layer on a rough electrode can be observed at low frequencies. At high frequencies, the characteristic functional dependences on frequency coincide with those for a semi-infinite layer. The roughness of the interface raises its capacitance. At high frequencies, the capacitance increase on a rough electrode is determined by a geometric roughness factor. At low frequencies, this capacitance depends on the adsorption conditions. The additional adsorption capacitance is determined by the mass transport of surface-active species to the electrode with a model roughness. The electrode roughness raises the absolute value of the interfacial capacitance. Depending on perturbation parameter, relaxation time of diffusion-controlled process, and the Nernst diffusion layer thickness, a second loop can appear in a complex frequency dependence of interfacial capacitance. The high-frequency loop is caused by the charge and discharge of the double layer, while the low-frequency loop characterizes transport processes in the near-electrode layer. The electrode roughness changes the distribution of relaxation times and the phase angle of the adsorption impedance. At low frequencies, the phase angle depends also on the Nernst diffusion layer thickness. The dependence of the roughness function obtained in the case of a weak harmonic surface roughness on the system’s parameters has been analyzed. It has been shown that the roughness function decreases as the perturbation parameter decreases. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:01Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-822 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:44Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8222025-12-26T08:56:52Z On the theory of impedance of diffusion-controlled adsorption of neutral molecules from Nernst diffusion layer onto a rough electrode До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді Gichan, О.І. impedance double layer adsorption capacitance diffusion rough electrode Nernst diffusion layer імпеданс подвійний шар адсорбція ємність дифузія шерехатий електрод дифузійний шар Нернста The influence of a weak harmonic roughness of electrode surface, and the near-electrode layer thickness on the frequency characteristics of constituents of the adsorption impedance for a step of diffusion-controlled adsorption of neutral molecules from the Nernst diffusion layer has been analyzed. It has been done based on the expression for the generalized finite adsorption impedance for an electrode with a model harmonic roughness describing by a perturbation parameter equals to the ratio of the amplitude of the surface oscillations to its period. It allows us to separate the contributions of the double layer and adsorption capacitances to the adsorption impedance. It has been shown that the peculiarities of adsorption from a thin layer on a rough electrode can be observed at low frequencies. At high frequencies, the characteristic functional dependences on frequency coincide with those for a semi-infinite layer. The roughness of the interface raises its capacitance. At high frequencies, the capacitance increase on a rough electrode is determined by a geometric roughness factor. At low frequencies, this capacitance depends on the adsorption conditions. The additional adsorption capacitance is determined by the mass transport of surface-active species to the electrode with a model roughness. The electrode roughness raises the absolute value of the interfacial capacitance. Depending on perturbation parameter, relaxation time of diffusion-controlled process, and the Nernst diffusion layer thickness, a second loop can appear in a complex frequency dependence of interfacial capacitance. The high-frequency loop is caused by the charge and discharge of the double layer, while the low-frequency loop characterizes transport processes in the near-electrode layer. The electrode roughness changes the distribution of relaxation times and the phase angle of the adsorption impedance. At low frequencies, the phase angle depends also on the Nernst diffusion layer thickness. The dependence of the roughness function obtained in the case of a weak harmonic surface roughness on the system’s parameters has been analyzed. It has been shown that the roughness function decreases as the perturbation parameter decreases. У роботі показано вплив плавної гармонічної шерехатості поверхні електрода та товщини приелектродного шару на частотні характеристики складових імпедансу адсорбції для стадії дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул із дифузійного шару Нернста. Це зроблено на основі виразу для узагальненого обмеженого імпедансу адсорбції для електрода з модельною гармонічною шерехатістю, що визначалася параметром збурення, рівного відношенню амплітуди осциляцій поверхні до його періоду. Це дозволило розділити внески у імпеданс ємності подвійного шару та адсорбційної ємності. Показано, що особливості адсорбції з тонкого шару на шерехатому електроді можна спостерігати на низьких частотах. На високих частотах характерні функціональні залежності від частоти збігаються з такими для напівнескінченного шару. Шерехатість міжфазної поверхні збільшує її ємність. На високих частотах таке зростання ємності на шерехатому електроді визначається геометричним фактором шерехатості. На низьких частотах ця ємність залежить від умов адсорбції. Додаткова адсорбційна ємність визначається масопереносом поверхнево-активних частинок до електрода з модельною шерехатістю. Шерехатість електрода збільшує абсолютне значення міжфазної ємності. В залежності від параметра збурення, часу релаксації дифузійно-контрольовано процесу у комплексної частотної залежності міжфазної ємності може з’явитися друга петля. Поява високочастотної петлі викликана процесами розряду і заряду подвійного шару, тоді як низькочастотна петля характеризує транспортні процеси у приелектродному шарі. Шерехатість електрода змінює розподіл часу релаксацій і фазовий кут імпедансу адсорбції. На низьких частотах фазовий кут також залежить від товщини дифузійного шару Нернста. Проаналізована залежність функції шерехатості, отриманої для випадку плавної гармонічної шерехатості поверхні від параметрів системи. Показано, що функція шерехатості зменшується зі зменшенням параметра збурення. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-29 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/822 10.15407/hftp16.04.486 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 486-500 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 486-500 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 4 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 486-500 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/822/816 https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | імпеданс подвійний шар адсорбція ємність дифузія шерехатий електрод дифузійний шар Нернста Gichan, О.І. До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді |
| title | До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді |
| title_alt | On the theory of impedance of diffusion-controlled adsorption of neutral molecules from Nernst diffusion layer onto a rough electrode |
| title_full | До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді |
| title_fullStr | До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді |
| title_full_unstemmed | До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді |
| title_short | До теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару Нернста на шерехатому електроді |
| title_sort | до теорії імпедансу дифузійно-контрольованої адсорбції нейтральних молекул з дифузійного шару нернста на шерехатому електроді |
| topic | імпеданс подвійний шар адсорбція ємність дифузія шерехатий електрод дифузійний шар Нернста |
| topic_facet | impedance double layer adsorption capacitance diffusion rough electrode Nernst diffusion layer імпеданс подвійний шар адсорбція ємність дифузія шерехатий електрод дифузійний шар Нернста |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/822 |
| work_keys_str_mv | AT gichanoí onthetheoryofimpedanceofdiffusioncontrolledadsorptionofneutralmoleculesfromnernstdiffusionlayerontoaroughelectrode AT gichanoí doteorííímpedansudifuzíjnokontrolʹovanoíadsorbcíínejtralʹnihmolekulzdifuzíjnogošarunernstanašerehatomuelektrodí |