CINÉTICA DAS REAÇÕES DE ELETRODO QUE ENVOLVEM TRANSPORTE DE MASSA

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1 DENSIDADE DE CORRENTE, em em módulo, (A/m (A/m²) 2 ) CINÉTICA DAS REAÇÕES DE ELETRODO QUE ENVOLVEM TRANSPORTE DE MASSA 1E+8 1E+7 1E+6 1E+5 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+0 1E-1 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 1E-7 Reação Catóda: baxa Fe+2,s POLARIZAÇÃO POR CONCENTRAÇÃO CONTROLE POR TRANSPORTE DE MASSA DENSIDADE DE CORRENTE LIMITE: L POTENCIAL (V,EH) Curvas de polarzação para o eletrodo Fe +2 /Fe Reação Anóda: alta Fe+2,s Impedem a ação do potenal aplado PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 1

2 ,b,b J D d dx x0 J D,b,s Le de Faraday:,s,s, zfd,b,s 0 x Conentração do reagente em função da dstâna do eletrodo mostrando a determnação da espessura da amada de dfusão de Nernst, A reação atóda do oxgêno de adapta a este esquema: na superfíe tem-se o empobremento do reagente O 2 PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 2

3 Para sobretensões atódas elevadas, pode-se atngr a ondção onde,s é nula: máxma velodade de reação quando há transporte de massa por dfusão densdade de orrente máxma denomnada de densdade de orrente lmte: L, zfd,b,s L, zfd,b PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 3

4 Resumndo PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 4

5 Equações para uma Curva de Polarzação om Controle Eletroquímo e de Transporte de Massa Equação Geral para a espée :, o, reduzdo reduzdo,s,s(eq) zf exp RT oxdado oxdado,s,s(eq) exp zf(1 ) RT > 30mV para a espée :, o, oxdado oxdado,s,s(eq) exp zf(1 ) RT Densdade de Corrente Lmte: L, zfd,b PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 5

6 Equações para uma Curva de Polarzação om Controle Eletroquímo e de Transporte de Massa Equação Geral para a espée :, o,, reduzdo reduzdo,s o,,s(eq) zfzf exp exp RT oxdado oxdado zf(1,s ) zf(1 ) exp,s(eq) RT RT > 30mV para a espée :,, o, o, oxdado,s zf(1 zf(1 ) ) exp exp,s(eq) RT RT oxdado Densdade de Corrente Lmte: L, zfd,b PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 6

7 DENSIDADE DE CORRENTE, em módulo, (A/m²) 1E+5 1E+4 1E+3 1E+2 1E+1 1E+0 1E-1 1E-2 1E-3 1E-4 1E-5 1E-6 transporte de massa ontrole msto ontrole eletroquímo POTENCIAL (V,EH) L,,, o, o, zfd exp zf exp RT zf(1 ) RT,b zf(1 ) exp RT Densdade de orrente atóda em função do potenal aplado para: 0, = 10-5 A/m 2 (= 10-9 A/m 2 ) L, = 100 A/m 2 (= 10-2 A/m 2 ) = -005 V PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 7

8 Exeríos: 1 Consdere uma reação do tpo: A +z +ze - = A a) Esquematze o perfl de energa lvre na DCE para a ondção de equlíbro e para a aplação de sobretensão atóda b) Identfque os segmentos que orrespondem à energa de atvação anóda e atóda 2 Qual é a equação geral da néta do eletrodo? Dsuta os parâmetros de ontrole eletroquímo e ontrole por transporte de massa dessa equação Qual é a equação da néta do eletrodo quando o ontrole é puramente eletroquímo? PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 8

9 3 O que é densdade de orrente de troa? 4 Consulte alguns valores de o na lteratura (WEST) e esquematze a posção relatva das urvas de polarzação das substânas esolhdas Que efeto é esperado sobre a resstêna à orrosão? 5 O que é sobretensão? Em função do valor da sobretensão, quas são os efetos sobre a néta da reação de eletrodo? 6 Consdere que a reação atóda de hdrogêno tem densdade de orrente de troa sobre o Fe de 10-5 ma/m 2, delve de Tafel de -120mV/déada e o eletrólto tem ph = 2 Esquematze a urva atóda do hdrogêno, fazendo um gráfo log vs E Quanto vale a densdade de orrente para uma polarzação de -10 mv? E para -200mV? Lea os valores no gráfo e alule utlzando a Equação de utler- Volmer PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 9

10 Densdade de Corrente (ma/m2) 1,E+00 1,E-01 1,E-02 1,E-03 1,E-04 1,E-05 1,E-06 1,E-07 1,E Potenal (mv) PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleros 10