Densité de Courant Maximale dans la Réduction de l’Anion Bromate sur une Électrode à Disque Rotatif : Comportement Asymptotique à Grandes Épaisseurs de la Couche de Diffusion

La réduction de l’anion bromate sur une électrode à disque rotatif (RDE) en régime stationnaire due au cycle catalytique constitué d’un couple redox brome/bromure réversible et d’une réaction de contre-proportionnalité irréversible a été étudiée théoriquement. Comme le cycle est autocatalytique (mécanisme EC : Electrochim. Acta, 2015, vol. 173, p. 779), à des concentrations volumiques élevées de bromate, le courant passant peut atteindre des valeurs énormes limitées par le courant de diffusion ultime du bromate à travers la couche de diffusion, même à de très faibles concentrations volumiques de brome. Contrairement aux études théoriques précédentes de ce processus, pour la solution numérique de l’ensemble des équations non linéaires avec des conditions aux limites pour les concentrations, nous avons utilisé le package de programme Multiphysique COMSOL, avec lequel la solution peut être trouvée à la fois pour le mode galvanostatique (à une densité de courant donnée) et la densité de courant maximale. Cela nous a permis d’étudier le comportement de la densité de courant maximale dans le cas d’une épaisseur très élevée de la couche de diffusion et d’une constante de vitesse de réaction très élevée. Dans ce mode, le rapport entre le courant maximal et le courant de diffusion limite de la réduction de l’anion bromate en brome dépassait non seulement l’unité intuitivement anticipée, mais également la valeur « critique » de 1.2, qui correspond formellement au courant de diffusion limite de sa réduction à l’anion bromure (bien que le produit final réel soit le brome), et cette valeur limite dépend des concentrations volumiques de bromate et de brome.

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