The equilibrate concentration of the electro-active species in (Li0.62K0.38)2CO3 melt and reaction mechanisms of the oxygen reduction on the gold electrode

The concentrations of the main components of the (Li_0.62K_0.38)₂CO₃ melt have been evaluated by the thermodynamic modeling technique, and the Warburg coefficients of electroactive particles as a function of temperature and CO₂/O₂ gas mixture composition have been calculated. The same dependences of Warburg coefficient and charge transfer resistance were studied on Au cathode using coulostatic technique. It is shown that O₂ ions and O₂ molecules are the main electroactive species in the melt. Their relative concentration determines which reaction mechanism dominates.

Authors:

Vecherskii Sergei Ivanovich, Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS, 20, Akademicheskaya St., Yekaterinburg, 620990, vecherskii@ihte.uran.ru

Konopel'ko Maksim Alekseevich, Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS, 20, Akademicheskaya St., Yekaterinburg, 620990, konopelko@ihte.uran.ru

Batalov Nikolai Nikolaevich, Institute of high-temperature Electrochemistry UB of RAS, 20, Akademicheskaya St., Yekaterinburg, 620990, batalov@ihim.uran.ru

Key words:

карбонатный расплав, термодинамическое равновесие, золотой катод, механизмы реакции

Literature

1. Makkus R. C., Hemmes K., de Wit J. H. W. // J. of Electrochem. Soc. 1994. Vol. 141, № 12. P. 3429–3438.
2. Fontes E., Lagergren C., Simonsson D. // J. Electroanal. Chem. 1997. Vol. 432. P 121–128.
3. Wilemski G. // J. Electrochem. Soc. 1983. Vol. 130, № 1. P 117–121.
4. Dessureault Y., Sangster J., Pelton A. D. // J. Electrochem. Soc. 1990. Vol. 137, № 9. P 2941–2950.
5. Selman J. R., Maru H. C. // Advances in Molten Salt Chemistry. Vol. 4 / eds. G. Mamantov, J. Braunstein. New York; Landon: Plenum Press, 1981. P 159–389.
6. Терентьев Д. И. Термодинамическое моделирование в многокомпонентных расплавленных солевых системах на основе карбонатов щелочных металлов / aвтореф. дис. ... канд. хим. наук. Екатеринбург, 2001. 24 с.
7. Uchida I., Nishina T., Mugikura Y., Itaya K. // J. Electroanal. Chem. 1986. Vol. 209. P. 125–133.
8. Prins-Jansen J. A., Hemmes K., de Wit J. H. W. // Electro-chim. Acta. 1997. Vol. 42, № 23–24. P. 3585–3600.
9. Janowitz K., Kah M., Wendt H. // Electrochim. Acta. 1999. Vol. 45, № 23–24. P. 1025–1037.
10. Синярев Г. Б., Ватолин Н. А., Трусов Б. Г., Моисеев Г. К. Применение ЭВМ для термодинамических расчетов металлургических процессов. М.: Наука, 1982.
11. Janz G. J., Perano J. L. // Trans. Faraday Soc. 1964. Vol. 60. P 1742–1744.
12. Дамаскин Б. Б., Петрий О. А. Введение в электрохимическую кинетику. М.: Высш. шк., 1983.
13. Ротинян А. Л., Тихонов К. И., Шошина И. А. Теоретическая электрохимия / под ред. А. Л. Ротиняна. Л.: Химия. Ленингр. отд-ние, 1981.
14. Delahay P. // J. Phys. Chem. 1962. Vol. 66. P. 22042207.
15. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1973. 736 с.
16. Santos E., Iwasita T., Vielstich W. // Electrochim. Acta. 1986. Vol. 31, № 4. P 431–437.
17. Бычин В. П., Чупахин Е. О., Баталов Н. Н. // Электрохимия. 1996. Т. 32, № 3. С. 396–401.
18. Бычин В. П., Конопелько М. А., Молчанова Н. Г. // Электрохимия. 1997. Т. 33, № 12. С. 1423–1426.
19. Reeve R. W., Tseung A. C. C. // J. Electroanal. Chem. 1996. Vol. 403. P. 69–83.
20. Yuh C. Y., Selman J. R. // J. Electrochem. Soc. 1991. Vol. 138, № 12. P 3649–3656.

Journal issue:

2011. Т. 11, № 3,

Heading:

Fuel cells

DOI:

https://doi.org/10.18500/1608-4039-2011-11-3-120-127

Full Text (PDF):

download

(downloads: 35)