Tomasz Kruczyński

Wyznaczanie napięcia rozkładowego roztworów i nadnapięcia wydzielania wodoru

Celem ćwiczenia było wyznaczenie napięcia rozkładowego i nadnapięcia wydzielenia wodoru na dwóch elektrodach: platynowej i miedzianej. Jako pierwszej do badań użyłem elektrody platynowej. Tak zbudowane ogniwo składało się z dwóch elektrod platynowych i jednej siarczano-rtęciowej. Pierwszą fazą badań było nasycenie roztworu elektrolitu, jakim był H₂SO₄ gazowym wodorem. Po tym zabiegu zmierzyłem potencjał stacjonarny elektrody który wyniósł: -0,251V . Następnie mierzyłem równocześnie potencjał elektrody względem elektrody odniesienia, natężenie prądu oraz napięcie przykładane do elektrod. Napięcie w trakcie pomiaru wzrastał skokowo a następnie było stabilizowane i wyznaczało ono natężenie prądu oraz potencjał elektrody. Wyniki tych pomiarów przedstawia tabela 1. Zamieściłem w niej również obliczone wartości nadnapięcia wydzielania wodoru -η oraz gęstość prądu -i określone zależnościami:

oraz

gdzie E_s=-0,251V to potencjał stacjonarny elektrody, a A=2cm² to powierzchnia elektrody.

Tabela 1

E [V]	U [V]	I [mA]	η [V]	i [A/m^2]
-0,255	-0,255	0	0,004	0
-0,302	-0,302	0	0,302	0
-0,349	-0,349	0	0,349	0
-0,399	-0,399	0	0,399	0
-0,45	-0,45	0	0,45	0
-0,5	-0,5	0	0,5	0
-0,55	-0,55	0	0,55	0
-0,601	-0,601	0	0,601	0
-0,652	-0,652	0	0,652	0
-0,702	-0,702	0	0,702	0
-0,752	-0,752	0	0,752	0
-0,802	-0,802	0	0,802	0
-0,851	-0,851	0	0,851	0
-0,899	-0,899	0	0,899	0
-0,952	-0,952	0	0,952	0
-1,001	-1,001	0	1,001	0
-1,05	-1,05	0	1,05	0
-1,102	-1,102	0,5	1,102	2,5
-1,152	-1,152	0,75	1,152	3,75
-1,202	-1,202	1,75	1,202	8,75
-1,252	-1,252	4,5	1,252	22,5
-1,301	-1,301	9,5	1,301	47,5
-1,351	-1,351	15,5	1,351	77,5
-1,401	-1,401	23	1,401	115
-1,417	-1,417	26	1,417	130

Wykonałem wykres zależności (1) i=f(U), z którego wyznaczyłem graficznie wartość napięcia rozkładowego równego

Z wykresu (2) i=f(E) wyznaczyłem graficznie potencjał wydzielania wodoru, który wynosi:

Wykorzystując równanie prostej regresji (wykres 2) wykresu η=f(log i) otrzymałem równanie Tafela postaci:

η = 1,0377log( i ) -0,1705

Podobne postępowanie przeprowadziłem dla elektrody platynowej pokrytej miedzią, dla której E_s=-0,480V.

Tabela 2

E [V]	U [V]	I[mA]	η [V]	i [A/m^2]
-0,479	-0,072	0	0,001	0
-0,502	-0,119	0	-0,502	0
-0,55	-0,188	0	-0,55	0
-0,601	-0,259	0	-0,601	0
-0,651	-0,325	0	-0,651	0
-0,7	-0,39	0	-0,7	0
-0,752	-0,45	0	-0,752	0
-0,802	-0,513	0	-0,802	0
-0,851	-0,581	0	-0,851	0
-0,901	-0,657	0	-0,901	0
-0,952	-0,79	0	-0,952	0
-1,003	-1,98	0	-1,003	0
-1,051	-2,07	0	-1,051	0
-1,101	-2,16	0,5	-1,101	2,5
-1,152	-2,25	1,25	-1,152	6,25
-1,202	-2,34	2,5	-1,202	12,5
-1,25	-2,42	4	-1,25	20
-1,3	-2,5	6,5	-1,3	32,5
-1,353	-2,57	9,5	-1,353	47,5
-1,401	-2,64	12,75	-1,401	63,75
-1,451	-2,7	16,5	-1,451	82,5
-1,502	-2,75	20,25	-1,502	101,25
-1,551	-2,8	24	-1,551	120
-1,568	-2,82	25,5	-1,568	127,5

Na podstawie danych z tabeli 2 oraz wykresów 4, 5, 6 dla tej sytuacji otrzymałem napięcie rozkładowe równe:

potencjał wydzielania wodoru

oraz równanie Tafela postaci

η= 0,4145log( i) -0,5441

Wykres 1

Wykres2

Wykres 3

Wykres 4

Wykres 5

Wykres 6

2

---