Electrochemical Thin Films at and above the Classical Limiting Current

限制电流 阴极 能斯特方程 空间电荷 材料科学 电流(流体) 电容 边界层 物理 化学 凝聚态物理 热力学 电化学 量子力学 电子 电极 物理化学
作者
Kevin T. Chu,Martin Z. Bazant
出处
期刊:Siam Journal on Applied Mathematics [Society for Industrial and Applied Mathematics]
卷期号:65 (5): 1485-1505 被引量:150
标识
DOI:10.1137/040609926
摘要

We study a model electrochemical thin film at DC currents exceeding the classical diffusion-limited value. The mathematical problem involves the steady Poisson--Nernst--Planck equations for a binary electrolyte with nonlinear boundary conditions for reaction kinetics and Stern-layer capacitance, as well as an integral constraint on the number of anions. At the limiting current, we find a nested boundary-layer structure at the cathode, which is required by the reaction boundary condition. Above the limiting current, a depletion of anions generally characterizes the cathode side of the cell. In this regime, we derive leading-order asymptotic approximations for the (i) classical bulk space-charge layer and (ii) another nested highly charged boundary layer at the cathode. The former involves an exact solution to the Nernst--Planck equations for a single, unscreened ionic species, which may apply more generally to Faradaic conduction through very thin insulating films. By matching expansions, we derive current-voltage relations well into the space-charge regime. Throughout our analysis, we emphasize the strong influence of the Stern-layer capacitance on cell behavior.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
恰好完成签到 ,获得积分10
刚刚
年轻秋烟完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
慕青应助wzwz采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
dan1029发布了新的文献求助20
3秒前
3秒前
小杰完成签到,获得积分10
3秒前
香蕉觅云应助王文机采纳,获得10
4秒前
liarliar38完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
BigStar发布了新的文献求助50
6秒前
xz完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
7秒前
Cici发布了新的文献求助10
9秒前
doudou完成签到,获得积分10
9秒前
lucia完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
核桃发布了新的文献求助10
10秒前
领导范儿应助黄耀采纳,获得10
12秒前
周娅敏发布了新的文献求助10
12秒前
NexusExplorer应助IchenNG采纳,获得30
12秒前
梦里又何妨完成签到,获得积分10
13秒前
D33sama完成签到,获得积分10
14秒前
论文工厂完成签到,获得积分10
16秒前
华仔应助111采纳,获得10
16秒前
失眠的霸完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
Ayali完成签到,获得积分10
17秒前
LiXF完成签到,获得积分10
18秒前
科研通AI6.4应助Lily采纳,获得10
19秒前
懵懂的梦山完成签到,获得积分10
19秒前
英俊的铭应助好卉采纳,获得10
20秒前
20秒前
bbihk完成签到,获得积分10
22秒前
搜集达人应助周娅敏采纳,获得10
22秒前
24秒前
852应助cjl采纳,获得10
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
CLSI VET01S-2024 Performance Standards for Antimicrobial Disk and Dilution Susceptibility Tests for Bacteria Isolated From Animals (7th Ed) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 化学工程 工程类 有机化学 物理 复合材料 生物化学 内科学 细胞生物学 基因 遗传学 免疫学 冶金 光电子学 癌症研究
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7774051
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9316027
关于积分的说明 20349003
捐赠科研通 7359780
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3317334
关于科研通互助平台的介绍 2465859
邀请新用户注册赠送积分活动 2332577