pochopit základy koroze aktuální měření Tafel plot a Evan diagramu jsou vysvětleny. Je vysvětleno spojení mezi polarizační křivkou a Evanovým diagramem a jak extrahovat korozní proud z polarizační křivky.
jako obvykle by bylo skvělé, kdybychom dokázali předpovědět korozní proud nebo korozní potenciál. Julius Tafel studoval vodíkovou evoluční reakci (HER) na počátku roku 1900. Je to běžná reakce při korozi, protože veškerá voda obsahuje protony. Zjistil, že existuje exponenciální vztah mezi aplikovaným proudem na platinovém povrchu a potenciálem.
to platí i opačně (aplikovaný potenciál a měřený proud). Vhodným způsobem Vykreslování tohoto vztahu bylo vykreslit potenciál versus logaritmus proudu, lg I, protože použití logaritmu vede k lineárnímu grafu.
obrázek 4.1 / schéma grafu Tafel s libovolným měřítkem a indikací sklonu Tafel
na obrázku 4.1 sklon čáry se nazývá tafelův sklon. Obvykle se vyjadřuje v jednotkách mV / dekáda. Tento přístup je ideálním případem. Z mnoha důvodů se skutečné reakce často odchylují od tohoto chování. Velmi častými důvody jsou pasivace a omezení difúze. Vliv pasivace bude diskutován později (viz kapitola vlastnosti polarizačních křivek).
reakce redukce kyslíku
omezení difúze vede k potenciálnímu nezávislému proudu. Množství přeměněných druhů, například v reakci na redukci kyslíku (ORR) kyslík, je vyčerpáno v dosahu elektrody. Reakce může pokračovat, a tak může dojít k proudu pouze tehdy, pokud nový kyslík difunduje směrem k elektrodě. Proud již nezávisí na potenciálu, ale na transportu kyslíku v roztoku. Takže tafelův graf již nebude lineární (s. obrázek 4.2)
obrázek 4.2 | Tafel plot šíření omezený systém
Kombinací redukce a oxidace
Až do teď jsme se dívali jen na redukci nebo oxidaci, ale musíme se spojit a snížení oxidačního pro korozi dojít. To je také situace v reálných prostředích.
Pokud Tafel plot z obou vedlejších účinků je známo, lze použít dva Tafel pozemky najít teoretické korozního proudu a korozní potenciál. To je možné díky dvěma skutečnostem:
- ponořený vodivý vzorek má v každém okamžiku jeden potenciál, a proto musí při tomto potenciálu dojít ke všem reakcím.
- konverze náboje vyžaduje, aby byly přijaty všechny darované elektrony, tj. reakce musí probíhat stejnou rychlostí, což znamená stejný proud.
Z těchto dvou podmínek lze odvodit, že korozní proud a korozní potenciál určuje bod, kde se dva Tafel pozemky redukční reakce a oxidační reakce setkat. Vykreslení dvou tafelových grafů (nebo více) do jednoho grafu je Evansův diagram (viz obrázek 4.3). Je užitečné odhadnout, jaký vliv má změna rychlosti oxidace nebo redukce na rychlost koroze. Lze také předvídat potenciál a korozní proud galvanického páru.
Obrázek 4.3 | Evan Diagram
Polarizační křivka
Bohužel, Evan diagram je ve většině případů používá pouze pro kvalitativní odhady. Počty vlivů a chybějící kvantitativní údaje obvykle vyžadují vyhodnocení systému experimentem. Obvykle se to provádí polarizační křivkou. Pro záznam takové křivky se na vzorky aplikuje lineární potenciální zametání a zaznamenává se proud.
zaznamenaný proud je rozdíl mezi proudem oxidace a redukcí. To znamená, že měřený proud při korozním potenciálu je 0. Vzhledem k tomu, že děj je vytvořen v logaritmické stupnici, 0 by odpovídala mínus nekonečnému ( – ∞ ), což potenciostat nemůže měřit. Schéma polarizační křivky je znázorněno na obrázku 4.4.
cíl nahrávání polarizační křivka je obvykle extrahovat korozní potenciál, stejně jako korozní proud, ale stejně jako v předchozím odstavci projednán bod zájmu, průsečík dvou Tafel pozemky, není přímo viditelné v polarizační křivky.
dále od korozního potenciálu je polarizační křivka ovlivněna hlavně pouze jednou z reakcí. Při velmi katodických potenciálech dominuje redukce a při velmi anodických potenciálech oxidace. Díky tomu mohou být lineární části polarizačních křivek použity pro extrapolaci tafelových svahů a tím i korozních potenciálů i korozního proudu.
Obrázek 4.4 | Polarizační křivka (zelená) s Evan diagram (modrá)
Pro spolehlivé extrapolace lineární chování v průběhu několika desetiletí, je ideální a alespoň pro jedno desetiletí nutné. Čím více desetiletí ukazuje lineární chování, tím lepší je extrapolace. Podle teorií, na které jsme se dosud dívali, by křivky měly zůstat lineární v tafelově grafu, když se zvýší potenciální rozdíl vůči Ecorr.
omezení
bohužel existují omezení, která povedou k odchylce od tohoto chování. Již jsme viděli příklad na obrázku 4.2, kde jsou někteří reakční partneři omezeni difúzí. Dalšími příklady může být nástup jiné reakce nebo pasivace povrchu. V sekci o polarizační křivka zpracování alternativy k extrapolaci přes Tafel slope kování budou předloženy (viz kapitola Zpracování Polarizační Křivky).
