ДВУМЕРНАЯ МОДЕЛЬ СТАЦИОНАРНОГО ПЕРЕНОСА БИНАРНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА В ГАЛЬВАНОСТАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

В электромембранных системах перенос бинарного электролита в стационарном случае возможно реализовать или в потенциостатическом (ПСР) (задается падение потенциала, ∆p (t) = const), или в гальваностатическом (ГСР) режимах (задается средняя плотность тока, Iav (t) = const). Эти режимы альтернативны друг другу. При теоретическом и экспериментальном исследованиях удобно работать в ГСР. Однако, система уравнений НернстаПланка-Пуассона (НПП), удобна для моделирования переноса в ПСР, но неудобно для моделирования в ГСР, из-за отсутствия уравнения для плотности тока. Используя метод математических преобразований из исходной системы уравнений НПП модели переноса в ПСР получена система уравнений, моделирующих перенос в ГСР. Численный анализ приведен с использованием методов конечных элементов. В работе: из НПП путем преобразований получено новое уравнение для плотности тока; выведены требуемые для определения плотности тока краевые условия; разработан алгоритм расчета вольтамперной характеристики. Заключение. В статье предложена модель переноса в ГСР, проведен численный анализ краевой задачи и показано, что имеется полное соответствие между вольтамперными характеристиками (ВАХ), посчитанными в ПСР и ГСР, при допредельных плотностях и небольшое отличие при запредельных плотностях тока. Это подтверждает адекватность, предложенной в работе математической модели переноса в гальваностатическом режиме и алгоритма расчета ВАХ. Предложенная модель переноса ГСР может служить математическим инструментом для обработки результатов экспериментальных исследований переноса в ГСР.

1. Чубырь Н.О., Коваленко А.В., Уртенов М.Х. Двумерные математические модели переноса бинарного электролита в мембранных системах. (численный и асимптотический анализ).Краснодар, 2012.

2. Chubyr N.O. About one particular solution of QECS tasks/ Ion transport in organic and inorganic membranes. Book of abstracts. 2009.

3. Коваленко А.В., Узденова А.М., Уртенов М.Х. 2D моделирование переноса ионов соли для бинарного электролита в гальванодинамическом режиме. Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества. 2013;(3):63-76.

4. Ньюмен Дж. Электрохимические системы. Мир; 1977.

5. Nikonenko, V.V.; Vasil’eva, V.I.; Akberova, E.M.; Uzdenova, A.M.; Urtenov, M.K.; Kovalenko, A.V.; Pismenskaya, N.D.; Mareev, S.A.; Pourcelly, G. Competition between diffusion and electroconvection at an ion-selective surface in intensive current regimes Competition between diffusion and electroconvection at an ion-selective surface in intensive current regimes. Adv. Colloid Interface Sci. 2016;(235):146-233, https://doi.org/10.1016/j.cis.2016.06.014.

6. Gil V.V., Andreeva M.A., Jansezian L., Han J., Pismenskaya N.D., Nikonenko V.V., Larchet C., Dammak L. Impact of heterogeneous cation-exchange membrane surface modification on chronopotentiometric and current-voltage characteristics in NaCl, CaCl2 and MgCl2 solutions. Electrochimica Acta. 2018;281:472-485. DOI: 10.1016/j.electacta.2018.05.195.