Densità massima di corrente nella riduzione dell’anione bromato su un elettrodo a disco rotante: comportamento asintotico a grandi spessori dello strato di diffusione

La riduzione dell’anione bromato su un elettrodo a disco rotante (RDE) in modalità stazionaria dovuta al ciclo catalitico costituito da una coppia redox bromo/bromuro reversibile e reazione di contro-proporzionazione irreversibile è stata studiata teoricamente. Poiché il ciclo è autocatalitico (EC” meccanismo: Electrochim. Acta, 2015, vol. 173, pag. 779), ad alte concentrazioni di volume di bromato la corrente passante può raggiungere valori enormi limitati dalla corrente di diffusione finale del bromato attraverso lo strato di diffusione anche a concentrazioni di volume molto basse di bromo. In contrasto con precedenti studi teorici di questo processo, per la soluzione numerica dell’insieme di equazioni non lineari con condizioni al contorno per le concentrazioni abbiamo usato il pacchetto del programma Multifisica COMSOL, con il quale la soluzione può essere trovata sia per la modalità galvanostatica (ad una data densità di corrente) che per la massima densità di corrente. Questo ci ha permesso di studiare il comportamento della massima densità di corrente per il caso di altissimo spessore dello strato di diffusione e altissima velocità di reazione costante. In questa modalità, il rapporto tra la corrente massima e la corrente di diffusione limitante della riduzione dell’anione bromato a bromo è risultato superiore non solo all’unità intuitivamente anticipata, ma anche al valore “critico” di 1.2, che corrisponde formalmente alla corrente di diffusione limitante della sua riduzione all’anione bromuro (sebbene il prodotto finale reale sia il bromo), e questo valore limitante dipende dalle concentrazioni di volume sia del bromato che del bromo.

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