Электролиз в тлеющем разряде

Одним из наиболее исследованных процессов является электролиз в тлеющем разряде (Glow Discharge Electrolysis, GDE), когда инициатором активных частиц служил тлеющий разряд между поверхностью жидкости и электродом, расположенным над ней. Схема осуществления процесса представлена на рисунке 1.1.

Электрический разряд зажигался между анодом и электролитом. На анод подавалось постоянное напряжение 1÷2 кВ. Ток разряда в разных работах выбирался в пределах 10–120 мА. Первых исследователей поразил необычный характер химических превращений, а также значительное превышение выхода процесса над Фарадеевским (выход оказался существенно больше 1 акта реакции на один прошедший в цепи электрон) [15–21]. Основными продуктами реакций в чистой воде являлись водород, кислород и перекись водорода.

Установленные особенности позволили сделать вывод, что механизм химических превращений под действием тлеющего разряда связан с образованием радикалов ОН · при распаде молекул воды в области катодного падения потенциала над поверхностью воды.

Рис. 1.1. Эскиз ячейки для электролиза в тлеющем разряде (GDE): 1 — реакционный сосуд, 2 — мембрана, 3 — катод, 4 — анод, 5 — подача газа, 6 — электролит, 7 — термостат, 8 — магнитная мешалка

Установлено, что при подаче на металлический электрод отрицательного потенциала, характер процесса остается таким же, как и при положительном потенциале, но выход намного меньше. Это объясняется существенно меньшим падением потенциала над поверхностью воды в случае, когда вода является анодом (анодное падение потенциала намного меньше катодного).

Под действием тлеющего разряда возможна и реакция полимеризации. Радикальная модель электролиза применительно к процессу полимеризации акриламида рассмотрена в работах [17–21]. В дальнейшем проводились работы, связанные с уточнением механизма электролиза и изучением возможности практического применения процесса [22]. Характерная величина выхода химических превращений при электролизе в тлеющем разряде составляет 0,1–1,0/100 эВ.