ВЛИЯНИЕ ПИРИДИНА НА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАЗРЯДА ГИДРОКСОНИЯ НА ЦИНКОВОМ КАТОДЕ
Аннотация
В связи с проблемой коррозии в кислых и водных средах, прежде всего на металлах группы «железа», проведены многочисленные исследования, связанные с разрядом катио-нов водорода. Показано, что адсорбция ингибитора может заметно влиять на процесс выделения водорода при коррозии металлов с водородной деполяризацией. К таким инги-биторам можно отнести пиридин, который присутствует в растворах электролиза цинка. Как было показано ранее, пиридин отрицательно влияет на выход цинка по току и качество катодного металла. В работе изучали электрохимическое восстановление во-дорода (иона гидроксония) из кислых водных растворов в присутствии поверхностного ак-тивного вещества – пиридин на цинковом катоде. Электровосстановление катионов во-дорода изучали в условиях интенсивного перемешивания с использованием магнитной ме-шалки, якорь которой удалял газовые пузырьки с поверхности катода. Исследования про-водили в растворах серной кислоты марки ОСЧ (0,9; 0,18; 0,36 М) при добавках пиридина от 1,4 до 8,4∙10-3 М. Потенциостатические исследования проводили на потенциостате «Potentiostat P-30Jcom фирмы «Elins» с использованием трехэлектродной ячейки. При по-тенциометрических измерениях результаты представлены по средним данным, получен-ным за 30 с протекания электролиза в области потенциалов (-950-1100 мВ по AgCl/Ag), а при гальваностатических измерениях при плотностях тока от 0 до 110 мА/см2 резуль-таты представлены средними данными, полученными в начальные 5 с протекания про-цесса. Показано, что с увеличением содержания серной кислоты в электролите и катод-ного потенциала плотность тока возрастает. При добавке пиридина в электролит за-фиксировано снижение плотности катодного тока, как и в ранних работах при исследо-вании электровосстановления цинка в присутствии указанного выше органического веще-ства. Причем замедление разряда водорода с добавкой пиридина росло при увеличении кис-лотности электролита и катодного потенциала. В работе проведены расчеты порядка реакции разряда по ионам гидроксония, которые позволили сделать предположение, что в процессе реализуется смешанная кинетика с начальной стадией получения атомарного водорода по схеме: H3O+ + e- → Ho + H2O. Снижение порядка реакции восстановления во-дорода с добавками пиридина объяснено превращениями, происходящими с этим соедине-нием в процессе электролиза.
Литература
Ponomarev D.A., Plotnikova M.D., Shein A.B., Rubtsov A.E. Study of the protective action of thiazole and thiadiazole deriva-tives on low-carbon steel in hydrochloric acid solution. Vestn. Perm. Un-ta. Ser. Khimiya. 2018. N 3(31). P. 349–359. DOI: 10.17072/2223-1838-2018-3-349-359 (in Russian).
Shein A.B., Plotnikova M.D., Rubtsov A.E. Protective properties of a number of thiadiazole derivatives in sulfu-ric acid solutions. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim.Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 7. P. 123–129. DOI: 10.6060/ivkkt.20196207.5968 (in Russian).
Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Balybin D.V., Kichigin V.I., Kryl'Skii D.V. Kinetics and nature of the slow stage of cathodic hydrogen evolution on iron in aqueous and water-ethylene-glycol solutions of HCl in the presence of o-fluoro-phenylbiguanidine. Russian Journal of Electrochemistry. 2013. V. 49. N 11. P. 1045–1052 (in Russian). DOI: 10.7868/S0424857013110133.
Mokrushin M.A., Shein A.B., Rubtsov A.E. The search of po-tential corrosion inhibitors in a series of sulfur-containing or-ganic substances. Vestn. Perm. Un-ta. Ser. Khimiya. 2017. V. 27. N 3. P. 271–278. DOI: 10.17072/2223-1838-2017-3-271-278 (in Russian).
Rybalka K.V., Beketaeva L.A., Davydov A.D. Determina-tion of corrosion current density by the rate of cathodic depolarizer consumption. Russian Journal of Electro-chemistry (in Russian). 2016. V. 52. N 3. Р. 268–272. DOI: 10.7868/S0424857016030099 (in Russian).
Rybalka K.V., Beketaeva L.A., Davydov A.D. Determination of corrosion current density on bulk nickel and nickel powder by the rate of cathodic depolarizer consumption. Russian Journal of Electrochemistry. 2016. V. 52. 10. Р. 921–924. DOI: 10.7868/S042485701610110 (in Russian).
Rybalka K.V., Beketaeva L.A., Davydov A.D. Estimation of corrosion current by the analysis of polarization curves: Electrochemical kinetics mode. Russian Journal of Elec-trochemistry. 2014. V. 50. N 2. Р. 108–113. DOI: 10.7868/S0424857014020030(in Russian).
Kuznetsov V.V., Zhalnerov M.V., Batalov R.S., Gamburg Y.D., Zhulikov V.V. Reaction of hydrogen evolution on Co−Mo (W) and Ni−Re electrolytic alloys in alkaline media. Russian Journal of Electrochemistry. 2016. V. 52. N 9. Р. 901–909. DOI: 10.7868/S0424857016090061(in Russian).
Solmaz R., Kardas G., Gulha M., Yazici B., Erbil M. Исследо-вание адсорбционного и ингибирующего влияния 2-мер-капто-тиазолина на коррозию мягкой стали в солянокислых средах. Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 5941–5952. DOI: 10.1016/j.electacta.2008.03.055.
Solmaz R., Kardas G., Yazici B., Erbil M. Адсорбционные и антикоррозионные свойства 2-амино-5-меркапто-1,3,4-тиадиазола на мягкой стали в солянокислых средах. Col-loid. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2008. V. 312. P. 7–17. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2007.06.035.
McCrory C.L., Jung S., Ferrer I.M., Chatman Sh.M., Peters J.C., Jaramillo T.F. Bechmarking HER and OER Electroca-talysis for Solar Water Splitting Devices. J. Amer. Soc. 2015. V. 137. P. 4347. DOI: 10.1021/ja510442p.
Nikolic V.M., Maslovara S.Lj., Tastc G.S., Brdaric T.P., Lau-sevic P.Z., Radak B.B., Kaninski M.P.M. Kinetics of hy-drogen evolution reaction in alkaline electrolysis on a Ni cathode in the presence of Ni-Co-Mo based ionic activa-tors. Appliied Catalysis B Environmentel. 2015. V. 179. P. 88. DOI: 10.1016/j.apcatb.2015.05.012.
Safizaden F., Ghalt E., Houlachi G. Electrocatalysis devel-opments for hydrogen evolution reaction in alkaline solutions – A Review. Int. J. Hydr. Energy. 2015. V. 40. P. 256. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2014.10.109.
Jaksic M.M. Electrocatalysis for hydrogen evolution in the Light of the Brenner-Engel Theory for Bonding in Metals and Inter-metallic Phases. Tltctrochim. Acta. 1984. V. 29. P. 1539. DOI: 10.1016/0013-4686(84)85007-0.
Paloukis F., Zafeiratos S., Drakopoulos V., Neophytides S.G. Electronic structure modifications and HER of an-nealed electrodeposited Ni overlaayers on Mo polycrys-talline surface. Electrochim. Acta. 2008. V. 53. P. 8015. DOI: 10.1016/j.electacta. 2008.05.045.
Elezovtc N.R., Joviic V.D., Kristafiic N.V. Kinetics of hydro-gen evolution reaction on Fe-Mo film deposited on mild steel support in alkaline solution. Electrochim. Acta. 2005. V. 50. P. 5594. DOI: 10.1016/j.electacta. 2005.03.037.
Kichigin V.I., Shein A.B. Investigation of hydrogen absorption on the potential dependence of the Faradaic impedance parame-ters of hydrogen evolution reaction. Electrochim. Acta. 2016. V. 201. P. 233. DOI: 10.1016/j.electacta. 2016.03.194.
Kuznetsov V.V., Hamburg Yu.D., Batalov R.S., Zhulikov V.V., Zaitsev V.A. Hydrogen evolution reactions on catalytically ac-tive Ni-Re electrodeposited alloy. Electrochemical impedance study. Russian Journal of Electrochemistry. 2018. V. 54. N 7. P. 686–692. DOI: 10.1134/SO424857018070058 (in Russian).
Kolesnikov A.V., Ageenko E.I. The effect of pyridine on the electrochemical parameters of the hydroxonium discharge at the copper cathode. Butlerov Communications. 2019. V. 60. N 12. P. 62–69. ROI: jbc-01/19-60-12-62 (in Russian).
Atkins P.U. Physical chemistry. T.2. Publishing House of the World. 1980. 584 p. (in Russian).
Scorcheletti V.V. Theoretical electrochemistry. 4th ed. L: Chemistry. 1974. 608 p. (in Russian).
Balybin D.V., Vigdorovich V.I., Tsygankova L.E., Kuzina O.Yu. Effect of pyridine on the kinetics of the hydrogen evo-lution reaction in acidic chloride solutions. Vestnik TSU. 2013. V.18. N 5. Р. 2178–2184 (in Russian).
Balybin D. V., Kalinushkina E. Yu., Popova E. D. Effect of pyridine on the kinetic regularities of the hydrogen evolution reaction on iron in acidic chloride media Science and world. Chemical sciences. 2014. N 1 (5). P. 45–47 (in Russian).
