Loading article…
電気化学において、分極とは、電極と電解質の界面に絶縁障壁を生じさせる（電気化学プロセスの）特定の機械的副作用の総称である。これらの副作用は、反応機構、ならびに腐食および金属析出の化学反応速度論に影響を及ぼす。[1] ：56 反応において、攻撃試薬は結合電子を置換することができる。この電子置換は、ある効果によるものであり、その一部は永久的なもの（誘導効果およびメソメリック効果）であり、その他は一時的なもの（エレクトロメリック効果）である。分子内で永久に作用するこれらの効果は分極効果として知られ、攻撃試薬によってもたらされる効果（攻撃試薬が除去されると、電子置換は消失する）は分極率効果として知られている。
「分極」という用語は、電気分解によって電解質内の元素がどちらかの極に引き寄せられる、つまりガスが電極に向かって分極するという、19 世紀初頭の発見に由来しています。したがって、当初分極は基本的に電気分解自体の説明であり、電気化学セルの文脈では電解質 (当時は「分極液体」と呼ばれていました) への影響を説明するために使用されていました。やがて、より多くの電気化学プロセスが発明されるにつれて、分極という用語は、電解質と電極の界面で発生する (潜在的に望ましくない) 機械的副作用を表すようになりました。
これらの機械的な副作用は次のとおりです。
- 活性化分極：電極と電解質の界面におけるガス（またはその他の非試薬生成物）の蓄積。
- 濃度分極: 電解質中の試薬の不均一な減少により境界層に濃度勾配が生じます。
どちらの効果も電極を電解質から分離し、両者間の反応と電荷移動を妨げます。これらの障壁の直接的な影響は次のとおりです。
- 還元電位が低下すると、反応速度が遅くなり、最終的には停止します。
- 電流は、望ましい電気化学的仕事ではなく、熱に変換されることが多くなります。
- オームの法則で予測されるように、起電力が減少して電流が増加するか、またはその逆になります。
- 電気化学セルでは自己放電率が上昇します。
これらの直接的な影響はそれぞれ、複数の二次的影響を及ぼします。たとえば、熱は電極材料の結晶構造に影響を及ぼします。これにより、反応速度に影響が及ぶことがあり、デンドライト形成が加速したり、プレートが変形したり、熱暴走が促進されたりします。
機械的な副作用は、一部の電気化学プロセスでは望ましい場合があります。たとえば、特定の種類の電解研磨や電気メッキでは、発生したガスが最初にプレートのくぼみに蓄積されるという事実を利用します。この特性を利用してくぼみの電流を減らし、隆起部と端をより高い電流にさらすことができます。望ましくない分極は、電解液を激しく撹拌するか、撹拌が不可能な場合 (固定式バッテリーなど) は脱分極装置を使用して抑制できます。
参照
参考文献
- ^ スターン、M.; ギアリー、AL (1957)、「電気化学的分極 I. 分極曲線の形状の理論的分析」、電気化学協会誌、104 (1): 56–63、doi : 10.1149/1.2428496。
- Buchwald, Jed Z. 編 (2001)、「用語集: 分極」、材料研究、最近の科学技術の歴史、ディブナー科学技術史研究所。