浓度极化中电对流不稳定性的驱动因素
流体动力学
2016-07-06 v1
摘要
通过二元电解质中电荷选择性界面的离子电流是许多电化学工程和微流体过程的基本要素。这种电流通过扩散限制：它导致电解质浓度向界面降低（浓度极化，CP），表现为电流在某一值（极限电流，LC）处随电压增加而饱和。进一步增大电压，该饱和被打破（超极限电导，OLC）。在开放系统中，OLC 由微尺度涡旋流介导，该流动源于 LC 附近静止 CP 的电对流不稳定性（ECI）。电对流（EC）是由电力作用于界面 EDL 的空间电荷（电渗，EO）或准电中性体区的残余空间电荷（体 EC）所驱动的流动。EO 有两种类型：平衡型与非平衡型。前者涉及切向电场对 EDL 空间电荷的作用，后者涉及对扩展空间电荷的类似作用，该扩展空间电荷在 LC 附近紧邻 EDL 形成。对于完美电荷选择性界面，CP 在平衡 EO 或体 EC 下是稳定的，但非平衡 EO 可能引起 ECI。因此直到最近，CP 中的 ECI 一直归因于后一种机制。近来，有研究表明界面的不完美电荷选择性使得平衡 ECI 成为可能，其由平衡 EO 或体 EC 或两者共同驱动。本文识别并分析了影响 ECI 的主要表面与体因素。这些因素（扩散渗透、EO、体 EC 以及一些新识别的因素）是电力与压强梯度的体现，由溶液中不同位置作用的粘性力所平衡。针对变化的界面选择渗透性，分析了这些因素对 CP 中 ECI 的贡献。
引用
@article{arxiv.1602.00137,
title = {The driving factors of electro-convective instability in concentration polarization},
author = {Isaak Rubinstein and Boris Zaltzman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1602.00137},
year = {2016}
}