РЕЛАКСАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦАХ NA₅GDSI₄O₁₂/ PBS, H₂S 

ЛевченкоА.В.², Укше А.Е.¹, Леонова Л.С.¹, Букун Н.Г.¹, Осадчий Е.Г.³, Добровольский Ю.А.¹

¹Институт проблем химической физики РАН

²Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова

³Институт экспериментальной минералогии РАН

Ранее нами было показано, что электрохимическая ячейка вида Na_xWO₃/Na₅GdSi₄O₁₂/PbS (1) способна быстро и селективно изменять ЭДС при изменении концентрации сероводорода в воздухе. Концентрационная зависимость ЭДС такой ячейки не подчиняется уравнению Нернста, а описывается полулогарифмическим полиномом второй степени. Релаксация потенциала системы при ступенчатом изменении концентрации сероводорода в окружающей среде является достаточно медленной, причем причины замедленного сигнала не ясны.

Целью данной работы являлось изучение природы релаксационных процессов методами импедансометрии и потенциометрии.

Годографы импеданса как симметричных ячеек PbS /Na₅GdSi₄O₁₂/PbS (2), так и несимметричных ячеек (1), представляют собой две дуги, центры которых находятся ниже действительной оси, и относятся к объемным свойствам электролита, а не к электродному импедансу. Величины сопротивлений, отсекаемых дугами на реальной оси, возрастают при увеличении концентрации сероводорода в газовой фазе, что свидетельствует о наличии в системе адсорбционных процессов.

Процессы установления потенциала в системе (1) после изменения концентрации H₂S в окружающей атмосфере исследованы методами потенциометрии. Обнаружен релаксационный процесс, формально описываемый эмпирической экспонентой: E(t) = E₀ exp(-t/τ) + U₀ (3) с постоянной времени τ = 200 с. При больших концентрациях появляется более медленный процесс, имеющий характер затянутой экспоненты.

Для анализа релаксации потенциала изменение потенциала во времени анализировали с помощью преобразования Фурье, что позволило разделить релаксационные процессы [1]. Спектр отклика в частотной области, изображенный в координатах Re(E(w)) — Im(E(w)), имел вид полуокружности и дополнительной дуги, появляющейся при высоких концентрациях H₂S. Наличие полуокружности подтверждает существование релаксационного процесса, связанного, вероятно, с медленным заряжением двойного электрического слоя в результате электрохимической реакции [2].

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Московской области (проекты: 01-03-97012, 00-03-32029)

1. Укше А.Е., Леонова Л.С., Электрохимия 29(1993) 1469.

2. Fouletir J, Seinera H.,Kleitz M., J.Appl. Electrochem., 4 (1974) 305.