부식 전류 측정의 기초를 이해하기 위해 타펠 플롯과 에반의 다이어그램을 설명합니다. 편광 곡선과 에반의 다이어그램 사이의 연결과 편광 곡선에서 부식 전류를 추출하는 방법에 대해 설명합니다.
평소와 같이 부식 전류 또는 부식 가능성을 예측할 수 있다면 좋을 것입니다. 줄리어스 타펠은 1900 년 초에 수소 진화 반응(그녀)을 연구했습니다. 모든 물에는 양성자가 포함되어 있기 때문에 그녀는 부식에 대한 일반적인 반응입니다. 그는 거기에 백금 표면에 적용되는 전류와 잠재력 사이의 지수 관계가 있음을 발견했다.
이것은 또한 다른 방법으로 주위에 사실입니다(적용된 전위 및 측정 된 전류). 이 관계를 플로팅하는 편리한 방법은 전위 대 현재의 로그를 플로팅하는 것이 었습니다.
그림 4.1/그림 4 에서 임의의 스케일과 타펠 기울기
의 표시를 가진 타펠 플롯 체계.1 이 선의 기울기를 타펠 기울기라고합니다. 그것은 일반적으로 단위 뮤직 비디오/십년으로 표현된다. 이 접근법은 이상적인 경우입니다. 여러 가지 이유로 실제 반응은 종종이 행동에서 벗어납니다. 매우 일반적인 이유는 패시베이션 및 확산 제한입니다. 패시베이션의 영향은 나중에 논의 될 것입니다(편광 곡선의 특징 장 참조).
산소 환원 반응
확산 제한은 잠재적 독립 전류를 유도한다. 변환 된 종의 양,예를 들어 산소 환원 반응(오르)에서 산소는 전극의 도달 범위 내에서 고갈됩니다. 반응은 계속 될 수 있으며,따라서 새로운 산소가 전극쪽으로 확산되는 경우에만 전류가 발생할 수 있습니다. 전류는 더 이상 전위,하지만 용액에 산소의 수송에 따라 달라집니다. 따라서 타펠 플롯은 더 이상 선형이 아닙니다(그림 4.2)
그림 4.2/확산 제한 시스템의 타펠 플롯
환원 및 산화 결합
지금까지 우리는 환원 또는 산화 만 살펴 보았지만 부식이 발생하기 위해서는 환원과 산화를 결합해야합니다. 이것은 또한 실제 환경의 상황입니다.
양측 반응의 타펠 플롯이 알려진 경우,두 타펠 플롯을 사용하여 이론적 부식 전류 및 부식 전위를 찾을 수 있습니다. 이것은 두 가지 사실 때문에 가능합니다:
- 침지 된 전도성 샘플은 임의의 순간에 하나의 잠재력을 가지므로 모든 반응은 그 잠재력에서 발생해야합니다.
- 전하의 변환은 기증 된 모든 전자가 받아 들여질 필요가 있음을 요구하며,즉 반응은 동일한 전류를 의미하는 동일한 속도로 발생해야한다.
이 두 가지 조건으로부터 부식 전류와 부식 전위는 환원 반응과 산화 반응의 두 타펠 플롯이 만나는 지점에 의해 결정된다는 것을 유도 할 수있다. 두 개의 타펠 플롯(또는 그 이상)을 하나의 플롯으로 플로팅하는 것은 에반스 다이어그램입니다(그림 4.3 참조). 산화 또는 환원률의 변화가 부식률에 어떤 영향을 미치는지 추정하는 것이 도움이 된다. 또한 갈바니 커플의 전위 및 부식 전류를 예측할 수 있습니다.
그림 4.3|에반의 다이어그램
편광 곡선
불행히도,에반의 다이어그램은 대부분 질적 추정에만 사용됩니다. 영향의 수와 누락 된 정량적 데이터는 일반적으로 필요한 실험으로 시스템을 평가 할 수 있습니다. 일반적으로 이 작업은 편광 곡선으로 수행됩니다. 이러한 곡선을 기록하기 위해 선형 전위 스윕이 샘플에 적용되고 전류가 기록됩니다.
기록 된 전류는 산화 전류와 환원 전류의 차이입니다. 이는 부식 전위에서 측정된 전류가 0 임을 의미합니다. 플롯은 로그 스케일로 만들어지기 때문에 0 은 포텐쇼스탯이 측정할 수 없는 마이너스 무한(‑0)에 해당합니다. 편광 곡선의 방식은 그림 4.4 에 나와 있습니다.
편광 곡선을 기록하는 목표는 부식 전위뿐만 아니라 부식 전류를 추출하는 것이 일반적이지만,이전 단락에서 관심 지점을 논의에서와 같이,두 타펠 플롯의 교점은,편광 곡선에서 직접 볼 수 없습니다.
부식 전위로부터 더 멀리 떨어진 편광 곡선은 주로 반응 중 하나에 의해서만 영향을 받는다. 에서 매우 음극 잠재력 감소가 지배하고 매우 양극 잠재력에서 산화. 이 때문에 편광 곡선의 선형 부분은 타펠 슬로프의 외삽 및 따라서 부식 전위뿐만 아니라 부식 전류에 사용할 수 있습니다.
그림 4.4/편광 곡선(녹색)에반의 다이어그램(파란색)
신뢰할 수있는 외삽 법을 위해 수십 년에 걸친 선형 거동이 이상적이며 적어도 10 년 동안 필요합니다. 더 수십 년은 더 나은 외삽 선형 동작을 보여줍니다. 지금까지 살펴본 이론에 따르면,에코에 대한 전위차가 증가할 때 커브는 타펠 플롯에서 선형을 유지해야 합니다.
제한
불행하게도,이 동작에서 편차로 이어질 것입니다 제한이 있습니다. 우리는 이미 일부 반응 파트너가 확산에 의해 제한되는 그림 4.2 의 예를 보았습니다. 다른 예는 표면의 다른 반응 또는 패시베이션의 시작 일 수 있습니다. 편광 곡선 처리에 대한 섹션에서 타펠 경사 피팅을 통한 외삽에 대한 대안이 제시 될 것입니다(편광 곡선 처리 장 참조).
