Кинетика и механизм выделения водорода на никелевом катоде, модифицированном сплавом никель—молибден, в щелочном растворе

Abstract

Исследованы закономерности выделения водорода из воды в 30 %-м растворе КОН на вращающемся никелевом катоде, модифицированном сплавом Ni—Mo. Определены угловые коэффициенты зависимостей ηH2—lg iк, коэффициенты переноса электрона и токи обмена реакции выделения водорода при температурах 298, 308, 318, 328 и 338 К. Экспериментальные значения угловых коэффициентов поляризационных кривых (ПК) свидетельствуют о протекании как реакции электрохимической десорбции с участием гидридов NiH и MoH, так и химической реакции рекомбинации водорода моногидридов компонентов катода с образованием водорода. Обнаружена сложная температурная зависимость коэффициентов переноса ai и угловых коэффициентов bк, обусловленная адсорбционными свойствами атомарного водорода моногидридов никеля и молибдена, образующихся при катодной поляризации никель-молибденового электрода и электронными свойствами этого сплава. Из температурной зависимости токов обмена рассчитана энергия активации процесса Ei, равная 169.56 кДж/моль, которая свидетельствует о кинетическом контроле скорости катодного выделения водорода.

Досліджено закономірності виділення водню з води у 30 %-му розчині КОН на нікелевому електроді, що обертається, модифікованому сплавом Ni—Mo. Визначено кутові коефіцієнти залежностей ηH2—lg iк, коефіцієнти переносу електрона та струми обміну реакції виділення водню при температурах 298, 308, 318, 328 та 338 К. Експериментальні значення кутових коефіцієнтів поляризаційних кривих (ПК) свідчать про перебіг як реакції електрохімічної десорбції за участю гідридів NiH та MoH, так і хімічної реакції рекомбінації водню моногідридів компонентів катоду з утворенням водню. Виявлено складну температурну залежність коефіцієнтів переносу ai та кутових коефіцієнтів bк, обумовлену адсорбційними властивостями атомарного водню моногідридів нікелю та молібдену, що утворюються при катодній поляризації нікель-молібденового електрода, та електронними властивостями цього сплаву. По температурній залежності струмів обміну розраховано значення енергії активації процесу Eio, яке дорівнює 169.56 кДж/моль, що свідчить про кінетичний контроль швидкості катодного виділення водню.

The regularities of the electrochemical reaction of hydrogen evolution from water in a 30 % solution of KOH at a rotating nickel disk electrode, modified by Ni—Mo alloy, have been studied. The angular coefficients of relations ηH2—lg iк, electron transfer coefficients and exchange currents of hydrogen evolution reaction have been determined. The experimental angular coefficients values of polarization curves (PC) indicates occurrence of both an electrochemical desorption reaction with the participation of NiH and MoH hydrides and a chemical recombination reaction of monohydride hydrogen of cathode constituents to form hydrogen. A complex temperature dependence of transfer coefficients ai and angular coefficients bc , which are due to adsorption properties of atomic hydrogen, monohydrides of nickel and molybdenum, which are formed on cathodic polarization of nickel-molybdenum electrode, and to electronic properties of this alloy has been discovered. On the basis of the temperature dependence of exchange currents the activation energy of this reaction (Eio= 169.56 kJ/mol) has been calculated, which indicates kinetic control of hydrogen evolution reaction rate.