多孔电极课件

多孔电极Porous electrode 多孔电极的特点 一、优点 1. 具有比平板电极大得多的反应表面，有利于电化学反应的进行 2. 给活性物质在充放电过程中体积的收缩和膨胀留有空间，减少了电极的变形和活性物质的脱落或生成枝晶而引起的短路 3. 有利于在活性物质中加入各种添加剂，得到成分均匀、结构稳定的电极。 二、多孔电极的参数1. 孔隙率是指多孔物体的孔隙体积和物体的总体积之比 .2. 比表面 比表面是比表面积的简称。根据实际需要，比表面积分为内比表面积、外比表面积、和总比表面积； 通常未注明情况下粉体的比表面积是指单位质量粉体颗粒外部表面积和内部孔结构的表面积之和 3. 孔径 是指多孔固体中孔道的形状和大小，其是极不规则的，通常把它视作圆柱形而以其半径来表示孔的大小。4. 孔分布 是指材料中存在的各级孔径按数量或体积计算的百分率5. 曲折系数 孔的长度 / 多孔体厚度 直通孔，曲折孔 图 两相多孔电极及孔内电流分布 三、两相多孔电极“ 液孔”和“固相”两种网络交织组成的 1. 欧姆极化 - 电化学极化混合控制 在孔口处，电流值最大，极化大。越向孔内，流过孔截面的电流越小，极化小。 说明：电极过程的交换电流越大，电极表观电流密度小，电极孔率越大，电极真实表面积越大，电解液电导越大，温度越高，电极极化越均匀，多孔电极中电流分布越均匀。SRTnFiiiiiaLccLaa22,0,,0,SRTizFieeeeaRTnFRTnFRTnFRTnFLL022)()(00 2. 有浓差极化的情况—扩散控制有效扩散系数：与微孔的大小及在孔中位置有关。孔越曲折，孔径越小，有效扩散系数越小。 )1ln(deiinFRT孔内表面上各点的电极电势相等， i/id 为定值LcnFDid0有效 说明：孔径越小，越向孔深处，有效扩散系数越小，极限扩散电流密度越小， i 越小。如果工作电流密度较大时孔内的浓度梯度也变大，物质传递的影响更严重，孔内表面上电流分布会更不均匀。 可采取的措施： （ 1 ）增大孔率和孔径 （ 2 ） 采取措施改善孔内外物质的传递，使孔内电流分布比较均匀，电极内表面得到较好的利用。 四、三相多孔电极 气体向电极表面输送过程： （ 1 ）气体溶解 （ 2 ）气体向电极表面附近的传质过程 （ 3 ）气体穿越双电层 气、液、固三相的界面处发生，气体反应的消耗以及产物的疏散都需要扩散来实现。 扩散是气体电极的重要问题。 ...