TRANSPORTE DE MASSA Eletroquímica Aula 6 Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

Documentos relacionados
ELETROQUÍMICA. Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

ELETROQUÍMICA. Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

Eletroquímica. Métodos/Técnicas - Eletroquímicas. Físico-química III/DAQBI/UTFPR - João Batista Floriano. Técnicas Eletroquímicas

Polarização e cinética de eletrodo

ELETROQUÍMICA. Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

Sendo O a forma oxidada do analito e R a forma reduzida.

ELETROQUÍMICA. Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

EM34B Transferência de Calor 2

CQ049 FQ Eletroquímica. prof. Dr. Marcio Vidotti Terça / Quarta: 15:30 17:30

TERMODINÂMICA E TEORIA CINÉTICA

Noções Básicas de Eletroquímica

Capitulo 8 Transferência de Calor por Condução

Transferência de Calor

EM34B Transferência de Calor 2

Primeira Lista de Exercícios de Biofísica II. c n

ESTE Aula 2- Introdução à convecção. As equações de camada limite

Capítulo II. Fenómenos de Transporte

BIOMEMBRANAS. M Filomena Botelho

Difusão. Fenômeno de transporte de material por movimento atômico. íons envolvidos.

Potencial de Eletrodo Parte I

EXERCÍCIOS DE ELETROQUÍMICA

Definição de Secagem. Secagem e Armazenagem de Grãos e Sementes. Importância da Secagem. Aula 05

DISCIPLINA DE FUNDAMENTOS DE GEOTECNIA TEXTOS DE APOIO ÁS AULAS PRÁTICAS

Eletroquímica. Métodos/Técnicas - Eletroquímicas. Físico-química III/DAQBI/UTFPR - João Batista Floriano. Técnicas Eletroquímicas

Convecção Forçada Interna a Dutos

Eletroanalítica: Condutometria (ou Condutimetria)

Transferência de Calor

Aula 9 FÍSICO-QUÍMICA DE SUPERFÍCIES PARTE 2: PROCESSOS EM ELETRODOS. Kleber Bergamaski

Aula 20 Eletrodeposição

Transferência de Calor

PMT AULA 3 versão 2 SAINDO DO EQUILÍBRIO. Curvas de Polarização Pilhas e Corrosão. A. C. Neiva

EP34D Fenômenos de Transporte

Campus de Ilha Solteira. Disciplina: Fenômenos de Transporte

Transferência de Calor

Vicente Luiz Scalon. Disciplina: Transmissão de Calor

Alta concentração. Baixa concentração

Aula 21 Convecção Natural

MECÂNICA DOS FLUIDOS II. Introdução à camada limite. Introdução à camada limite. Conceitos:

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Escola de Engenharia de Lorena EEL

Transmissão de Calor I - Prof. Eduardo Loureiro

Reações químicas aplicas ao processamento de materiais cerâmicos

Física dos Materiais FMT0502 ( )

DIFUSÃO. Conceitos Gerais

PQI-2407 CONTROLE DE PROCESSOS QUÍMICOS. Professor: Darci Odloak Ano: 2009

Química Geral e Inorgânica. QGI0001 Eng a. de Produção e Sistemas Prof a. Dr a. Carla Dalmolin. Eletroquímica

OPERAÇÕES UNITÁRIAS II AULA 1: REVISÃO TRANSFERÊNCIA DE CALOR. Profa. Dra. Milena Martelli Tosi

ESTUDO COMPORTAMENTAL DAS CÉLULAS COMBUSTÍVEIS DE MEMBRANA POLIMÉRICA JOSÉ R.CAMACHO

Reações Heterogêneas

EN Escoamento interno. Considerações fluidodinâmicas e térmicas

ENGENHARIA DE MATERIAIS. Fenômenos de Transporte em Engenharia de Materiais (Transferência de Calor e Massa)

PMT AULA 3. Curvas de Polarização. Pilhas e Corrosão. A. C. Neiva

AULA DE RECUPERAÇÃO PROF. NEIF NAGIB

Física dos Materiais

INTRODUÇÃO À ELETROQUÍMICA Prof. Dr. Patricio R. Impinnisi Departamento de engenharia elétrica UFPR

Transferência de Calor Condução de Calor

EM34B Transferência de Calor 2

3ª Lista de Exercícios: TRANSFERÊNCIA DE CALOR (RESOLUCIONÁRIO)

BIOFÍSICA. Objectivos

TRANSPORTE DE MASSA. Alda Simões CEQ / MEF / 2015

= f u Ae. Aula 3

Escoamentos não isotérmicos

ESTE Aula 1- Introdução à convecção. A camada limite da convecção

ELETROQUÍMICA SAINDO DO EQUILÍBRIO. Curvas de Polarização Pilhas e Corrosão Exercício

Difusão em Sólidos TM229 - DEMEC Prof Adriano Scheid

Físico-Química Experimental Exp. 10. Cinética Química

Condução de calor Transiente

Lei de Fourier. Considerações sobre a lei de Fourier. A lei de Fourier é fenomenológica, isto é, desenvolvida de fenômenos observados.

Química Geral e Inorgânica. QGI0001 Eng a. de Produção e Sistemas Prof a. Dr a. Carla Dalmolin. Cinética Química

h coeficiente local de transferência de calor por convecção h coeficiente médio de transferência de calor por convecção para toda a superfície

Catálise heterogênea. Catalisador sólido. Reação na interface sólido-fluido

Cinética eletroquímica

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II CARREGAMENTO AXIAL PARTE II

Ciência dos Materiais. Difusão. Fabiano Thomazi

TRANSMISSÃO DE CALOR resumo

Apresentações com base no material disponível no livro: Atkins, P.; de Paula, J.; Friedman, R. Physical Chemistry Quanta, Matter, and Change

UNIFEI - UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Condução unidimensional em regime estacionário, Sistemas Radiais

Capítulo 7 Introdução à Convecção Mássica

EN 2411 Aula 4 Escoamento externo. Escoamento cruzado em cilindros e esferas

Resistência dos Materiais. Aula 6 Estudo de Torção, Transmissão de Potência e Torque

QUI 070 Química Analítica V Análise Instrumental. Aula 4 Química Eletroanalítica

Convecção Térmica. Subdivisões: Convecção forçada no exterior de corpos Convecção forçada no interior de corpos. Convecção natural ou livre

ENGENHARIA DE MATERIAIS. Fenômenos de Transporte em Engenharia de Materiais (Transferência de Calor e Massa)

Metalurgia Física Prof. Dr. Guilherme Verran Crescimento da Fase Sólida

UNIDADE 6 - VIBRAÇÕES ATÔMICAS E DIFUSÃO NO ESTADO SÓLIDO

Programa Analítico de Disciplina ENG278 Transferência de Calor e Massa

CAPÍTULO 5 ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Oxidação térmica e processos PECVD

EM-524 : aula 13. Capítulo 06 Escoamento Externo Efeitos Viscosos e Térmicos

Físico-Química. Eletroquímica Prof. Jackson Alves

ARTIGO TÉCNICO I O EFEITO DO HYDROFLOW NA CORROSÃO. Danny Stefanini, PhD. Setembro 2002

ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais DIFUSÃO

Difusão em sólidos. Teoria do Contínuo da Difusão. Prof. Rodrigo Perito Cardoso

PMT2423 FÍSICO-QUÍMICA PARA METALURGIA E MATERIAIS III. PMT Físico-Química para Metalurgia e Materiais III - Neusa Alonso-Falleiros

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS II CARREGAMENTO AXIAL PARTE II

Mecanismo pelo qual a matéria é transportada através da matéria

Transferência de Calor

Indice. Resposta forçada (condições iniciais nulas)

Transcrição:

TRANSPORTE DE MASSA Eletroquímica Aula 6 Prof a. Dr a. Carla Dalmolin

Velocidade de Reação de Eletrodo v = k a [R] k c [O] Dependem do transporte de espécies Difusão: movimento térmico de espécies neutras e carregadas em solução, sem efeito de campo elétrico Convecção: movimentação de espécies devido a uma agitação forçada Migração: movimento de espécies carregadas devido à existência de um campo elétrico

Convecção e Migração O efeito de convecção pode ser evitado retirando a agitação da solução durante o estudo de reações eletroquímicas Há casos onde há interesse em manter a convecção forçada (Ex.: eletrodo rotatório) Efeitos de migração são normalmente evitados. Adição de um eletrólito inerte (eletrólito de suporte) Concentração de eletrólito inerte > 0,1 mol/l para concentrações das espécies eletroativas em torno de 10-3 mol/l Transporte de massa exclusivamente por difusão Sistemas em que a cinética da reação do eletrodo é muito rápida são controladas pela velocidade de difusão Aplicação de altos valores de potencial

Controle por Difusão A velocidade de difusão depende do gradiente de concentração: Primeira Lei de Fick A variação do gradiente da concentração com o tempo pela Segunda Lei de Fick dc dt é dada J = D dc dx Para um sistema de 1 dimensão dc dt = J x J(x + dx) dx dc dt = D d2 c dx 2 J x + dx = J x + J x dx J x x D c x dx J x D 2 c x 2 dx

Segunda Lei de Fick A solução da Segunda Lei de Fick dá a variação do fluxo com o tempo: corrente limitada pela difusão (I d ) Para qualquer sistema de coordenadas: J = D c dc dt = D 2 c

Corrente Limitada pela Difusão Aplicação de um degrau de potencial alto o suficiente para que todas as espécies que chegam ao eletrodo reajam imediatamente Reação de todas as espécies que chegam no eletrodo Para um eletrodo plano: difusão linear semi-infinita: I = nfaj Sem Reação Corrente anódica (oxidação) R O + ne Corrente catódica (redução) O + ne R I = nfd [R] x I = nfd [O] x

Corrente Limitada pela Difusão Para determinar como o corrente limitada por difusão varia com o tempo, utiliza-se a Segunda Lei de Fick: c t = D 2 c x 2 Condições de contorno: t = 0; c = c (não há reação de eletrodo, sem gradiente de concentração) t 0; lim x c = c (interior da solução) t > 0 e x = 0; c = 0 (corrente limitada pela difusão, I d ) A resolução leva a Equação de Cottrell: I d t = nfd1 2c πt 1 2 (para eletrodos planos)

Variação da concentração do eletrólito com a distância do eletrodo

Equação de Cottrell I d t = nfd1 2c πt 1 2 Contribuição capacitiva para a corrente Carregamento da dupla camada elétrica

Corrente Constante Em t = 0 aplica-se uma corrente constante ao eletrodo para causar a oxidação (ou redução) de espécies eletroativas e mede-se a variação do potencia ldo eletrodo com o tempo Cronopotenciometria Condições de contorno: t = 0; c = c (não há reação de eletrodo, sem gradiente de concentração) t 0; lim x c = c (interior da solução) t > 0 e x = 0; I = nfad dc dx 0 (imposição de um gradiente de concentração na superfície do eletrodo) Iτ 0,5 c Equação de Sand = nfad0,5 π 0,5 2 (para eletrodos planos)

Variação da concentração do eletrólito com a distância do eletrodo τ: Tempo de transição Em τ, c = 0: todas as espécies na região de interfase foram consumidas

Cronopotenciograma Para sistemas controlados por difusão

Camada de Difusão Extrapolação do gradiente de concentração, na superfície do eletrodo, até o valor da concentração no interior da solução δ: espessura da camada de difusão, relacionada com o coeficiente de transferência de massa (k d ) k d = D δ Eq. De Cottrell δ = (πdt) 1 2 D dc = D (c c ) dx δ k d = D πt 1 2 Quanto menor δ, maior é o gradiente de concentração Correntes elevadas Sistemas controlados por difusão: δ aumenta com t Convecção forçada: δ é independente de t