Evansin diagrammit. Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2016 Teema 4 - Luento 4

Samankaltaiset tiedostot
Sähkökemian perusteita, osa 1

Käytännön esimerkkejä on lukuisia.

Pourbaix-diagrammit. Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2016 Teema 4 - Luento 3

MT KORROOSIONESTOTEKNIIKAN PERUSTEET

MT Sähkökemialliset tutkimusmenetelmät


MT KORROOSIONESTOTEKNIIKAN PERUSTEET

Käsitteitä. Hapetusluku = kuvitteellinen varaus, jonka atomi saa elektronin siirtyessä

MT Sähkökemialliset tutkimusmenetelmät

1. Malmista metalliksi

Elektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!

Sähkökemia. Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali

Ratkaisu. Tarkastellaan aluksi Fe 3+ - ja Fe 2+ -ionien välistä tasapainoa: Nernstin yhtälö tälle reaktiolle on:

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE Risto Mikkonen

Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen

MT Korroosionestotekniikan perusteet

Vesi. Pintajännityksen Veden suuremman tiheyden nesteenä kuin kiinteänä aineena Korkean kiehumispisteen

2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta

METALLITEOLLISUUDEN PINTAKÄSITTELYN PERUSTEET - KORROOSIO

Korroosion estäminen KORROOSIOKENNO KORROOSIONESTO KORROOSIONESTO. MT Korroosionestotekniikan teoreettiset perusteet

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Sähkökemiaa. Hapettuminen Jännitesarja Elektrolyysi Korroosio

Korroosiomuodot KORROOSIOMUODOT 11/6/2015. MT Korroosionestotekniikan perusteet KORROOSIOMUODOT osa 2 KORROOSIO

Normaalipotentiaalit

Sähkökemiaa. Hapettuminen Jännitesarja Elektrolyysi Faradayn laki Korroosio

Termodynaamisten tasapainotarkastelujen tulokset esitetään usein kuvaajina, joissa:

SISÄLLYSLUETTELO SYMBOLILUETTELO 4

Faasipiirrokset, osa 2 Binääristen piirrosten tulkinta

Kurssin tavoitteet, sisältö ja toteutus

Kemian koe kurssi KE5 Reaktiot ja tasapaino koe

luku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen

Tasapainotilaan vaikuttavia tekijöitä

Tehtäviä sähkökemiasta

Metallien ominaisuudet ja rakenne

Luku 2. Kemiallisen reaktion tasapaino

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Esimerkiksi ammoniakin valmistus typestä ja vedystä on tyypillinen teollinen tasapainoreaktio.

- Termodynaamiset edellytykset - On olemassa ajava voima prosessin tapahtumiselle - Perusta - Kemiallinen potentiaali

PHYS-C0220 Termodynamiikka ja statistinen fysiikka Kevät 2016

Kestääkö kuparikapseli

Sähkökemialliset tarkastelut HSC:llä

KANDIDAATINTYÖ Erika Gröhn

SÄHKÖKEMIALLISTEN MITTAUSMENETELMIEN HYÖ- DYNTÄMINEN OPTIMAALISESSA KUNNOSSAPIDOSSA

MT Sähkökemialliset tutkimusmenetelmät

Veden ionitulo ja autoprotolyysi TASAPAINO, KE5

Workshop: Tekniikan kemia OAMK:ssa

joka voidaan määrittää esim. värinmuutosta seuraamalla tai lukemalla

b) Määritä/Laske (ei tarvitse tehdä määritelmän kautta). (2p)

ENTSYYMIKATA- LYYSIN PERUSTEET (dos. Tuomas Haltia)

MT Korroosionestotekniikan perusteet

Luento 9 Kemiallinen tasapaino CHEM-A1250

Johdantoa. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?

AKKU- JA PARISTOTEKNIIKAT

Faasi: Aineen tila, jonka kemiallinen koostumus ja fysikaalinen ominaisuudet ovat homogeeniset koko näytteessä. P = näytteen faasien lukumäärä.

Luku 8. Reaktiokinetiikka

Erilaisia entalpian muutoksia

Oppikirjan tehtävien ratkaisut

Kertausluennot: Mahdollisuus pisteiden korotukseen ja rästisuorituksiin Keskiviikko klo 8-10

Korkealämpötilakemia

Osio 1. Laskutehtävät

a) Puhdas aine ja seos b) Vahva happo Syövyttävä happo c) Emäs Emäksinen vesiliuos d) Amorfinen aine Kiteisen aineen

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Kellogg-diagrammit. Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2012 Teema 1 - Luento 1

Kuparin korroosio hapettomissa olosuhteissa

Kemian tehtävien vastaukset ja selitykset Lääketieteen ilmainen harjoituskoe, kevät 2017

Luku 21. Kemiallisten reaktioiden nopeus

m h = Q l h 8380 J = J kg 1 0, kg Muodostuneen höyryn osuus alkuperäisestä vesimäärästä on m h m 0,200 kg = 0,

Määritelmät. Happo = luovuttaa protonin H + Emäs = vastaanottaa protonin

KERTAUS KERTAUSTEHTÄVIÄ K1. P( 1) = 3 ( 1) + 2 ( 1) ( 1) 3 = = 4

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio

(l) B. A(l) + B(l) (s) B. B(s)

5.10 Kemia. Opetuksen tavoitteet

l 1 2l + 1, c) 100 l=0

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Konvertteriprosessien ilmiöpohjainen mallinnus Tutkijaseminaari , Oulu

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Mauri Alitalo AUTOKLAAVIOLOSUHTEISSA KORROOSIOTESTAUKSEEN KÄYTETTÄVÄN NÄYTTEENPITIMEN SUUNNITTELU JA TESTAUS

Lämpö- eli termokemiaa

Tehtävä 1. Tasapainokonversion laskenta Χ r G-arvojen avulla Alkyloitaessa bentseeniä propeenilla syntyy kumeenia (isopropyylibentseeniä):

kuonasula metallisula Avoin Suljettu Eristetty S / Korkealämpötilakemia Termodynamiikan peruskäsitteitä

Ellinghamin diagrammit

Hiilen ja vedyn reaktioita (1)

5.10 KEMIA OPETUKSEN TAVOITTEET

Lauri Mäenpää Liuotusreaktorin korroosiotutkimus

Lukion kemian OPS 2016

Van der Polin yhtälö

FERRIITTISET RUOSTUMATTOMAT TERÄKSET.

Tässä luvussa keskitytään faasimuutosten termodynaamiseen kuvaukseen

Teddy 7. harjoituksen malliratkaisu syksy 2011

Kuparikapselin korroosio

2CHEM-A1210 Kemiallinen reaktio Kevät 2017 Laskuharjoitus 7.

l 1 2l + 1, c) 100 l=0 AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

Kuparin korroosionopeuden mittaaminen kaasufaasissa loppusijoituksen alkuvaiheessa

Differentiaalilaskenta 1.

Kemialliset reaktiot ja reaktorit Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta I

määrittelyjoukko. log x piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä millä korkeudella tangentti leikkaa y-akselin.

3.10 Kemia. Opetuksen tavoitteet

MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy Millä reaaliluvun x arvoilla. 3 4 x 2,

PHYS-A0120 Termodynamiikka syksy 2017

Transkriptio:

Evansin diagrammit Ilmiömallinnus prosessimetallurgiassa Syksy 2016 Teema 4 - Luento 4 Tavoite Oppia hyödyntämään Evansin diagrammeja esimerkiksi hydrometallurgisissa tai korroosiotarkasteluissa 1

Termodynamiikka ja kinetiikka G (tai E) kertoo onko sähkökemialliselle reaktiolle termodynaamista ajavaa voimaa Yksi reaktion edellytyksistä Esim. onko metallilla taipumusta liueta/syöpyä? Lisäksi vaaditaan toimiva reaktiomekanismi Kineettiset tarkastelut Esim. liukeneeko/syöpyykö metalli käytännössä? Hydrometallurgiset prosessit Liuotusprosessit Saostusprosessit Sovelluskohteet Työkalut / Menetelmät Liuospuhdistusprosessit Pourbaixpiirrokset Ilmiöt Rakennemateriaalien kestävyys Korroosio (sähkökem.) Terminen kestävyys Evansin diagrammit Mekaaninen kestävyys Kemialliset reaktiot Tasapainot ja termodynamiikka Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto Eetu-Pekka Heikkinen, 2011 Nopeudet ja kinetiikka Aineiden rakenteet Siirtoilmiöt 2

Sisältö Sähkökemiallisten reaktioiden kinetiikkaan liittyvää käsitteistöä Polarisaatio ja sen esittäminen potentiaalivirrantiheys-asteikolla Evansin diagrammit (Ritchie-diagrammit) Reaktionopeuksien (esim. korroosionopeus) ja -mekanismien arviointi Evansin diagrammeja käyttäen Sähkökemiallisten reaktioiden kinetiikan käsitteitä Yleisesti kinetiikkaan liittyviä käsitteitä ovat mm. reaktionopeus, reaktionopeusvakio, aktivaatioenergia, Arrheniuksen yhtälö, jne. Sähkökemiassa reaktionopeudet rinnastetaan kuitenkin usein sähkövirtaan ja virrantiheyteen (virta pinta-alayksikköä kohden) Mitä nopeampi sähkökemiallinen reaktio, sitä enemmän elektronien liikettä eli sitä suurempi virta/virrantiheys 3

Sähkökemiallisten reaktioiden kinetiikan käsitteitä Elektrodilla reagoineen alkuaineen massa on suoraan verrannollinen elektrodin läpi kulkeneeseen sähkömäärään n m M M ekv z F I t z F i g g m ekv i 2 m s A s I A A m 2 n on ainemäärä m on massa M on moolimassa z on elektronien määrä reaktiossa I on virta t on aika F on Faradayn vakio (96500 C mol -1 ) Sähkökemiallisten reaktioiden kinetiikan käsitteitä Anodinen ja katodinen virta, I a / I k Tasapainossa I a + I k = 0 Anodinen virta on positiivinen, katodinen negatiivinen Nettovirta (kun poiketaan tasapainosta), I I = I a + I k I a > I k I > 0 Metalli liukenee (anodinen reaktio) I a < I k I < 0 Metalli saostuu (katodinen reaktio) 4

Taulukko: Tunturi (toim.) Sähkökemiallisten reaktioiden kinetiikan käsitteitä Yksittäiselektrodit Yksi reaktio Yksittäispotentiaali = Nernstin yhtälön mukainen tasapainopotentiaali ko. reaktiolle Itseisvirta = Tasapainossa kulkeva virta I 0 = I a = I k Ei voida määrittää suoraan (nettovirta = 0) Itseisvirrantiheys Virta pinta-alayksikköä kohden i 0, i a, i k Elektrodireaktioiden itseisvirrantiheyksiä (25 C) 5

Sähkökemiallisten reaktioiden kinetiikan käsitteitä Polyelektrodit Useita sähkökemiallisia reaktioita Metallin liukeneminen tai saostuminen Vedyn kehitys Hapen kulutus etc. Tasapainotilanteessa kaikkien anodisten ja katodisten osareaktioiden virtojen summa on nolla N M I a, n I k, m 0 n 1 m 1 Polarisaatio Tasapainotilastaan poikkeavan sähkökemiallisen systeemin elektrodit ovat polarisoituneet Polarisoituneen elektrodin potentiaali (E pol ) poikkeaa termodynaamisesta tasapainopotentiaalista (E) E pol E on ylipotentiaali anodeille positiivinen (E pol > E) katodeille negatiivinen (E pol < E) 6

Taulukko: Aromaa (2000) Materiaalien sähkökemia. TKK-MK-102. Polarisaatio Polarisaatio on seurasta elektrodeilla tapahtuvien ilmiöiden hitaudesta Kokonaisreaktiota rajoittava tekijä Kokonaisreaktion nopeuden määrää reaktion hitain osatekijä, joka voi olla: Anodisessa reaktiossa vapautuvat elektronit Katodisessa reaktiossa kuluvat elektronit Varauksen siirtyminen metalli-liuos-rajapinnan yli Varauksensiirto- eli aktivaatiopolarisaatio Aineensiirto ja varausten liikkuminen elektrolyyttiliuoksessa Diffuusio- eli konsentraatiopolarisaatio Luettavissa E-lg(i)-asteikolle piirretyistä kuvaajista 7

Ylipotentiaali i b lg i Varauksensiirto- eli aktivaatioylipotentiaali Positiivinen merkki anodiselle ja negatiivinen merkki katodiselle ylipotentiaalille. 0 i on anodinen/katodinen virrantiheys i 0 on itseisvirrantiheys b on kerroin, joka riippuu tarkasteltavasta systeemistä ja sen olosuhteista Esittämällä yhtälön mukaiset suorat E-lg(i)-koordinaatistossa Kuvaaja Kulmakerroin b on Tafelin vakio Kuva: Tunturi (toim.) Diffuusioylipotentiaali Katodisen reaktion ylipotentiaali, kun diffuusiopolarisaatio on reaktion nopeutta säätelevä tekijä. Olosuhdemuuttujien vaikutus diffuusiopolarisaatioon. Kuvat: Tunturi (toim.) 8

Aktivaatio- ja diffuusioylipotentiaalit Kuvassa esitetty tilanne on tyypillinen esim. tarkasteltaessa katodista reaktiota vesi-happo-liuoksissa. Katodinen reaktio on: 2 H + + 2 e - = H 2 (g) jolloin jossain vaiheessa reaktiota alkaa rajoittamaan vetyionien diffuusio katodille. Kuva: Tunturi (toim.) Sähkökemiallisen reaktion (esim. Evansin diagrammi (korroosio) Potentiaali-virrantiheys-koordinaatisto Pelkistysreaktiota kuvaavan katodisen yksittäisreaktion polarisaatiokäyrä Hapettumisreaktiota kuvaavan anodisen yksittäisreaktion polarisaatiokäyrä Korroosiopotentiaalin ja -virrantiheyden määrittäminen anodisen ja katodisen reaktion polarisaatiokäyrien leikkauspisteestä Ritchien diagrammi (hydrometallurgia) 9

Sähkökemiallisen reaktion (esim. Metallin liukeneminen happamaan liuokseen (H + -ionit) vetyä kehittäen (molemmat reaktiot ovat aktivaatiopolarisaation säätelemiä). Liukenemispotentiaali ja liukenemisen virrantiheys ( liukenemisnopeus) saadaan määritettyä vedynmuodostumisreaktiota kuvaavan suoran ja metallin liukenemista kuvaavan suoran leikkauspisteestä. Kuva: Tunturi (toim.) Liukenemista rajoittava tekijä Evans-diagrammissa (a) Anodisen reaktion rajoittama liukeneminen - Pieni muutos anodisen reaktion kinetiikassa vaikuttaa paljon liukenemisen kok.nopeuteen - Pieni muutos katodisen reaktion kinetiikassa vaikuttaa vähän liukenemisen kok.nopeuteen (b) Katodisen reaktion rajoittama liukeneminen - Pieni muutos anodisen reaktion kinetiikassa vaikuttaa vähän liukenemisen kok.nopeuteen - Pieni muutos katodisen reaktion kinetiikassa vaikuttaa paljon liukenemisen kok.nopeuteen (c) Sekakontrolli Kuva: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ 10

Ajava voima vs. reaktionopeus Mikäli reaktiomekanismi (reaktiota rajoittava tekijä) säilyy ennallaan, niin termodynaamisen ajavan voiman kasvattaminen kasvattaa myös reaktionopeutta Näin ei kuitenkaan välttämättä tapahdu, mikäli reaktiomekanismi muuttuu Ajava voima vs. reaktionopeus Ajavan voiman kasvattaminen nostaa myös reaktionopeutta: Ajavan voiman kasvattaminen ei nosta reaktionopeutta (erilainen mekanismi): Kuvat: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ 11

Sähkökemiallisen reaktion (esim. Liukenemisnopeuden määrittäminen tilanteessa, jossa katodisen reaktion rajoittavana tekijänä on diffuusiopolarisaatio. Liukenemisnopeudeksi muodostuu katodista reaktiota rajoittava virrantiheys, i L. Kuva: Tunturi (toim.) Sähkökemiallisen reaktion (esim. Elektrolyyttiliuoksen ph:n vaikutus metallin liukenemisnopeuteen happamissa liuoksissa. ph:n nosto yhdellä alentaa vetyelektrodin tasapainopotentiaalia 0,059 V. Polarisaatiokäyrä siirtyy alaspäin. Liukenemisnopeus pienenee. Lisäksi katodinen reaktio on helpommin aineensiirron rajoittama, kun ph lähestyy neutraalia (ts. liuoksessa on vähemmän vetyioneja). Kuva: Tunturi (toim.) 12

Sähkökemiallisen reaktion (esim. Katodisen reaktion aineensiirron rajoittamaa reaktiota voidaan nopeuttaa parantamalla aineensiirtoa esim. sekoituksen avulla. Kuva: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ Sähkökemiallista reaktiota rajoittavan tekijän määrittäminen Tarkastellaan anodisen reaktion (Q Q + + e - ) nopeutta (virrantiheyttä), kun olosuhteita muutetaan hapettavammiksi (potentiaali kasvaa) Kuva: Robertson et al.: Metall. & Mater. Trans. 36B(2005)3, 313-325. 13

Kuvat: Robertson et al.: Metall. & Mater. Trans. 36B(2005)3, 313-325. Sähkökemiallista reaktiota rajoittavan tekijän määrittäminen Tarkastellaan anodisen reaktion (Q Q + + e - ) nopeutta (virrantiheyttä), kun olosuhteita muutetaan hapettavammiksi (potentiaali kasvaa) Vastaavasti voidaan tarkastella katodisen reaktion (esim. hapen pelkistyminen) nopeutta (virrantiheyttä), kun olosuhteita muutetaan pelkistävämmäksi (potentiaali pienenee) Kuva: Robertson et al.: Metall. & Mater. Trans. 36B(2005)3, 313-325. Sähkökemiallista reaktiota rajoittavan tekijän määrittäminen Tarkastellaan anodisen reaktion (Q Q + + e - ) nopeutta (virrantiheyttä), kun olosuhteita muutetaan hapettavammiksi (potentiaali kasvaa) Vastaavasti voidaan tarkastella katodisen reaktion (esim. hapen pelkistyminen) nopeutta (virrantiheyttä), kun olosuhteita muutetaan pelkistävämmäksi (potentiaali pienenee) Sähkökemiallisen reaktion tasapainotila (tasapainopotentiaali ja virrantiheys) löytyvät käyrien leikkauskohdasta Leikkauspisteen sijainti kertoo reaktiota rajoittavasta tekijästä. 14

Sähkökemiallista reaktiota rajoittavan tekijän määrittäminen Tarkastellaan anodisen reaktion (Q Q + + e - ) nopeutta (virrantiheyttä), kun olosuhteita muutetaan hapettavammiksi (potentiaali kasvaa) Vastaavasti voidaan tarkastella katodisen reaktion (esim. hapen pelkistyminen) nopeutta (virrantiheyttä), kun olosuhteita muutetaan pelkistävämmäksi (potentiaali pienenee) Sähkökemiallisen reaktion tasapainotila (tasapainopotentiaali ja virrantiheys) löytyvät käyrien leikkauskohdasta Leikkauspisteen sijainti kertoo reaktiota rajoittavasta tekijästä. Liukenemisnopeuteen (ja -mekanismiin) voidaan vaikuttaa paitsi sekoituksella, myös erilaisia hapettimia käyttämällä (ts. katodista reaktiota vaihtamalla) Kuva: Robertson et al.: Metall. & Mater. Trans. 36B(2005)3, 313-325. Sähkökemiallisen reaktion (esim. Kahden samanaikaisesti toimivan katodisen reaktion vaikutus liukenemispotentiaaliin ja -nopeuteen saadaan laskemalla katodisten reaktioiden polarisaatiokäyrät yhteen. Kuva: Tunturi (toim.) 15

Sähkökemiallisen reaktion (esim. Korroosionopeuden määräytyminen galvaanisessa kennossa, jossa katodisena reaktiona on vedyn muodostuminen. M on jalompi metalli. N on epäjalompi metalli. Kuva: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ Passivaatio E-lg(i)-kuvaajissa Metalli voi muodostaa liukenemista ehkäisevän/hidastavan passivaatiokalvon (esim. alumiini): Passivaatiotapauksissa anodisen reaktion polarisaatiokäyrä poikkeaa edellä esitetystä aktivaatioylipotentiaalikäyrästä: Tämän vuoksi monia metalleja voidaan käyttää korkeammilla potentiaaleilla kuin niiden E 0 antaisi ymmärtää. Riskit passivaatiokalvon rikkoutuessa paikallisesti (esim. piste-, raeraja- ja jännityskorroosiot). Kuvat: Tunturi (toim.) 16

Passivaatio E-lg(i)-kuvaajissa Passivaatiokalvon rikkoutuminen. Sekundäärinen anodireaktio. Veden hajoaminen/hapen muodostuminen. Ruostumattomuusalue Olosuhteet eivät ole riittävän hapettavat suojaavan passiivikalvon muodostumiseen. Kuva: Tunturi (toim.) Passivaatio E-lg(i)-kuvaajissa Kuvat: Tunturi (toim.) 17

Materiaalin ja ympäristön vaikutus anodiseen liukenemiskäyrään Esimerkkejä materiaaliominaisuuksien ja ympäristön vaikutuksista anodiseen liukenemiskäyrään: a) austeniittinen ruostumaton teräs neutraalissa Cl - -ioneja sisältävässä liuoksessa b) Fe/Cr-seos hapettavassa hapossa c) austeniittinen ruostumaton teräs laimeassa Cl - -ioneja sisältävässä rikkihapossa d) niukkaseosteinen teräs happamassa liuoksessa e) lämpötilan ja ph:n vaikutus yleisesti Kuvat: Tunturi (toim.) Esimerkki: Pistekorroosio Tyypillinen passivoituvilla metalleilla kuten ruostumattomalla teräksellä Seurausta heikoista kohdista passivaatiokalvossa ja/tai paikallisesti aggressiivisemmasta liuoksesta (esim. Cl - ) Olosuhteet ovat paikallisesti sellaiset, että siirrytään alueelle, jossa korroosionopeutta kuvaava virrantiheys alkaa taas voimakkaasti kasvaa 18

Esimerkki: Pistekorroosio Austeniittisen ruostumattoman teräksen (18Cr/8Ni) polarisaatiokäyrät 1M H 2SO 4-liuoksessa ja 0,1M NaCl-liuoksessa. Kloridi-ionit saavat aikaan passivaatioalueen kapenemisen (ns. pistesyöpymäpotentiaali laskee) Pistesyöpymäpotentiaalin arvot riippuvat materiaalista, ympäristöstä (elektrolyyttiliuos) ja lämpötilasta 5 % NaCl Kuvat: Tunturi (toim.) Sähkökemiallisen reaktion (esim. Vetyä kehittävissä systeemeissä vetyelektrodin itseisvirta, joka saa erisuuruisia arvoja eri metallien pinnoilla, on korroosionopeuden kannalta keskeisessä roolissa. Systeemeissä, joissa vetyelektrodin itseisvirrantiheys on suuri, on myös suuri liukenemisnopeus. Esimerkiksi sinkin korroosio nopeutuu huomattavasti, kun korroosiosysteemiin lisätään platinaa. Pienetkin pitoisuudet voivat muuttaa korroosiovirrantiheyksiä huomattavasti. Tätä hyödynnetään passivoituvien metallien tapauksessa passivoitumisen vaatiman kriitillisen virrantiheyden saavuttamiseksi. Esimerkiksi: - palladiumseostus titaaniin - platina-, palladium- tai kuparilisäys ruostumattomiin teräksiin 19

Sähkökemiallisen reaktion (esim. E 0 (H 2 /H + ) E liuk. E liuk. E 0 (Me/Me n+ ) i 0 (H 2 /H + ) i 0 (Me/Me n+ ) i liuk. i 0 (H 2 /H + ) i liuk. Sähkökemiallisen reaktion (esim. Tarkastellaan sinkin hapettumista (ja liukenemista) tilanteessa, jossa katodisena reaktiona on vedyn muodostuminen. Lisäämällä systeemiin platinaa, vedyn muodostumisreaktion itseisvirrantiheys kasvaa, minkä seurauksena myös kokonaisreaktion nopeutta kuvaava virrantiheys kasvaa. Kuva: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ 20

Sähkökemiallisen reaktion (esim. Tarkastellaan sinkin hapettumista (ja liukenemista) tilanteessa, jossa katodisena reaktiona on vedyn muodostuminen. Lisäämällä systeemiin platinaa, vedyn muodostumisreaktion itseisvirrantiheys kasvaa, minkä seurauksena myös kokonaisreaktion nopeutta kuvaava virrantiheys kasvaa. Sinkin liukenemisnopeus riippuu voimakkaasti siitä, mitä muita metalleja systeemi sisältää. Kuvat: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ Sähkökemiallisen reaktion (esim. Kun tarkastellaan virrantiheyden sijasta virtaa, voidaan tarkastella myös sitä, kuinka paljon sinkin liukenemiseen vaikuttaa systeemin tuodun toisen metallin (esim. platina) reaktiopinta-ala elektrolyyttiliuoksen kanssa. Kuva: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ 21

Sähkökemiallisen reaktion (esim. Katodimateriaalia muuttamalla voidaan aikaansaada tilanne, jossa metalli saadaan passivoitumaan: Mikäli passivaatioalue sijoittuu liian korkeisiin potentiaaleihin, ei passivaatiota tapahdu, vaan liukeneminen päinvastoin nopeutuu: Kuvat: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ Sähkökemiallisen reaktion (esim. Katodinen reaktio 1: (E e ) C1 < E pass, joten myös (E corr ) 1 < E pass Aktiivinen korroosio/liukeneminen Katodinen reaktio 2: (E e ) C2 > E pass mutta katodisen reaktion käyrä leikkaa anodisen reaktion käyrän i crit :n alapuolella (i crit on minimi virrantiheys jolla passiivikalvo alkaa muodostua) Passivaatiokalvo ei pääse muodostumaan Aktiivinen korroosio/liukeneminen Katodinen reaktio 3: Molemmat passivaation edellytykset täyttyvät ((E e ) C3 > E pass ja i initial (leikkaus anodisen reaktion Tafelin suoran kanssa) > i crit ) Passivaatio Kuva: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ 22

Sähkökemiallisen reaktion (esim. Tilanteessa, jossa katodista reaktiota rajoittaa aineensiirto, voidaan passivaatiokalvon muodostumiseen vaikuttaa myös aineensiirron edellytyksiä muuttamalla (esim. sekoituksella). Sekoitusta lisäämällä saadaan aikaan tilanne, jossa kriittinen virrantiheys ylittyy. Kuva: http://www.corrosioncenter.ohiou.edu/ 23