离子浓度极化诱导的微涡旋动力学

我们研究电驱动下由带电选择性膜相邻的电解质溶液组成的电渗析系统的局部流体动力学与全局电响应的耦合动力学。在直流电流下，反离子透过带电膜传输而同离子通过受限，从而发展出离子浓度极化（ICP）或梯度。在足够大电流下，电压降与流场的同步测量揭示了几个不同的动态状态。初始，电渗析系统显示稳态欧姆电压差（$\Delta V_{ohm}$），随后为恒定电压跳变（$\Delta V_c$）。此电压升高后，微涡旋随即出现并随时间在尺寸和速度上增长。增长后， resultant 电压稳定于固定值附近。平均涡旋尺寸与速度也稳定，而单个涡旋变得非稳态和动态。这些定量结果表明微涡旋出现时伴随额外电压降（高于$\Delta V_{ohm} + \Delta V_c$）并维持近似恒定的电导率，以极低的粘性耗散破坏了初始ICP。