Презентация на тему "Влияние роданина калия на кинетику разряда ионов водорода на стали Ст3"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Презентация на тему на тему:

  Влияние роданида калия на кинетику разряда ионов водорода на стали Ст3. Магистранта 1 курса Смолина Н. А. специальности химия очной формы обучения Проверил: к.х.н., старший преподаватель Балыбин Дмитрий Викторович

• 
  Слайд 2

  Введение

  Наводороживание металлов – распространенное явление, приводящее к существенному изменению их физико-химических характеристик, что, в свою очередь, влечет за собой изменение объема кристаллической решетки, появление механических напряжений, водородной хрупкости, трещин. В основе существующей концепции наводороживания лежит комплекс физических и физико-химических явлений на границе раздела фаз – адсорбция атомов водорода на поверхности металла, растворение его в приповерхностных слоях и объеме металла, взаимодействие с дефектами структуры, изменение энергии связи Ме – Ме, образование гидридов. В результате наводороживания изменяется перенапряжение выделения водорода, повышается анодная активность вследствие увеличения дефектности структуры металла и появления внутренних напряжений. Все это приводит к ускорению коррозионного процесса.

• 
  Слайд 3
  

  Степень наводороживания металла связана с активностью Надс, а следовательно, и с механизмом восстановления водорода, и с величиной перенапряжения. Следовательно, зная механизм, можно прогнозировать наводороживание; с другой стороны, можно использовать наводороживание для изучения механизма восстановления водорода. Если предположить, что в металл диффундируют атомы водорода, адсорбированные на поверхности , то скорость диффузии непосредственно связана со степенью заполнения поверхности Н. iH– поток твердофазной диффузии водорода, DН – коэффициент диффузии, L – толщина мембраны, F – постоянная Фарадея. Движущей силой диффузии является градиент концентрации dH/dL. где k - кинетико-диффузионная константа, объединяю щаякинетику абсорбции и десорбции водорода на поляризационной стороне мембраны и транспорт внутри мембраны. ,

• 
  Слайд 4
  

  механизмы реакции катодного выделенияводорода на железе в кислых средах

  РВВ протекает в несколько последовательных стадий. На первой стадии по реакции Фольмера образуются хемосорбированные атомы водорода: Н+ solvent + e Надс + solvent, где solvent – молекула растворителя. Для кислых водных растворов данная реакция принимает вид: + e Надс + Н2О Удаление атомарного водорода может происходить либо посредством электрохимической десорбции Гейровского: + Надс + e  Н2 + Н2О, либо по стадии рекомбинации Тафеля: Надс + Надс Н2. либо путем диффузии вглубь металла: Надс ⇄ Набс

• 
  Слайд 5
  

  Кинетические уравнения в случае замедленного разряда, с учетом строения двойного электрического слоя

  где Е – потенциал электрода, Н – перенапряжение водорода,  – истинный коэффициент переноса (обычно равный 0,5), – падение потенциала в диффузной части ДЭС, iK – плотность катодного тока.

• 
  Слайд 6
  

  Рис. 1 Зависимость тока диффузии водорода от величины катодной поляризации стальной мембраны в растворах 0,1N HCl + 0,9N KCl (а) и 0,9N HCl + 0,1N KCl (б) без и с добавками роданида калия, мМ: ● – отсутствует; ○ – 1; ▲ – 5; □ – 20; × – 50.

• 
  Слайд 7
  

  Рис. 2. Полулогарифмическая зависимость тока диффузии водорода (1-5) в сталь от потенциала и стационарные катодные поляризационные кривые (6-10) в растворах 0,1N HCl + 0,9N KCl (а) и 0,9N HCl + 0,1N KCl (б) без и с добавками роданида калия, мМ: ● – отсутствует; ○ – 1; ▲ – 5; □ – 20; × – 50

• 
  Слайд 8
  

  Рис. 3. Зависимость тока диффузии водорода iн через стальную мембрану от скорости рекомбинации ir0,5 в растворах 0,1N HCl + 0,9N KCl (а) и 0,9N HCl + 0,1N KCl (б) без и с добавками роданида калия, мМ: ● – отсутствует; ○ – 1; ▲ – 5; □ – 20; × – 50.

• 
  Слайд 9
  

  Рис. 4. Зависимость степени заполнения поверхности стальной мембраны водородом θн(а, б) и его приповерхностной концентрации С° (в, г) от величины катодной поляризации в растворах 0,1N HCl + 0,9N KCl (а, в) и 0,9N HCl + 0,1N KCl (б, г) без и с добавками роданида калия, мМ: ● – отсутствует; ○ – 1; ▲ – 5; □ – 20; × – 50.

• 
  Слайд 10
  

  Кинетические параметры РВВ и диффузии водорода в сталь в растворах 0,1N HCl + 0,9N KCl и 0,9N HCl + 0,1N KCl без и с добавками роданида калия (1 – 50 мМ)

  Таблица 1

• 
  Слайд 11
  

  Рис. 5. Зависимость коэффициента ρ от величины катодной поляризации стальной мембраны в растворе с рН = 1,1 без (1) и с добавкой 50 мМ роданида калия (3) и с рН = 0,14 без (2) и с добавкой 50 мМKCNS (4).

• 
  Слайд 12
  

  Рис. 6. Диаграмма Найквиста для стали Ст3 при потенциале коррозии в растворе 0,9N HCl + 0,1N KCl без (1) и с добавками KCNS, мМ: 2 – 1; 3 – 5; 4 – 20; 5 – 50 (а) и эквивалентная схема импеданса стального электрода (б). Числа над верхней кривой соответствуют частотам в Гц.

• 
  Слайд 13
  

  Некоторые параметры электрохимического импеданса стали Ст. 3, полученные с использованием эквивалентной схемы рис. 3.21б в исследуемых растворах.

  Таблица 2.

• 
  Слайд 14

  Выводы:

  1.Введение добавок роданида калия увеличивает iн и изменяет вид зависимости iH = ƒ(-Е): iн систематически увеличивается с ростом катодной поляризации в обоих растворах при СKCNS > 1мМ. Причем при рН=1,1 iн растет с ростом СKCNS от 5 до 20 и снижается при последующем увеличении до 50 мМ. При рН=0,14 подобная зависимость iн от СKCNS характеризуется совпадением данных при 20 и 50 мМKCNS. Однако в растворах с добавками 1 мМKCNS функция iH = ƒ(-Е) имеет максимум, смещенный при рН=0,14 к более отрицательным потенциалам, чем в растворе с рН=1,1.   2.Присутствие KCNS вызывает рост ρ (коэффициент , характеризующий долю тока диффузии водорода через мембрану от величины катодного тока, определяющего общий сток водорода, уменьшается с увеличением кислотности среды и катодной поляризации мембраны) в хлоридных средах тем большие, чем выше катодная поляризация.

• 
  Слайд 15
  

  3.Присутствие роданида калия в кислом хлоридном растворе в концентрации 1 – 50 мМ увеличивает кинетико-диффузионную константу k = Рост k свидетельствует об увеличении диффузии водорода в стальную мембрану в присутствии роданида. 4.Влияние добавок KCNS на кинетику электродных процессов, очевидно, обусловлено адсорбцией роданида калия на поверхности металла. Об этом свидетельствует увеличение R1 с ростом CKCNS, обусловленное торможением катодного процесса. Однако емкость двойного слоя не меняется при введении KCNS в раствор и увеличении его концентрации, что не позволяет рассчитать степень заполнения поверхности роданидом калия.