CC BY
17_____________________ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА_________________________
2011 Химия Вып. 3(3)
УДК 541.135.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОКСИДИРОВАННОЙ АЛЮМИНИЕВОЙ ФОЛЬГИ.
С.П. Шавкунова, С.В. Рыбинь, С.В. Волковь
аПермский государственный университет. 614600, г. Пермь, ул.Букирева, 15 ЬОАО «Элеконд» Удмуртская Республика, 427968 г.Сарапул,ул.Калинина,3 E-mail: shavkunov@psu.ru
Проведены исследования физико-химических и электрохимических характеристик оксидированных алюминиевых фольг в растворах электролитов на основе гамма-бутиролактона и этиленгликоля. Изучена зависимость вольтамперных кривых в широкой области потенциалов (до 300В) для системы алюминиевая фольга -электролит от типа электролита и структуры оксидированного слоя фольги.
Ключевые слова: алюминиевая фольга, электролитический конденсатор, электролит,
вольтамперные кривые.
Введение
Образование защитного оксидного слоя на поверхности алюминия делает этот металл одним из важнейших конструкционных материалов в электротехнике. Оксидная пленка на поверхности алюминия обладает униполярной проводимостью, что позволяет отнести данный металл к группе вентильных металлов (Та, №, Ті, ', 2г), а
оксидированные алюминиевые фольги с развитой истинной поверхностью нашли широкое применение в современной радиоэлектронике при производстве электролитических конденсаторов [1].
Проблемам электрохимического
оксидирования металлов посвящено много работ, в тоже время в научной литературе очень мало материалов по изучению свойств оксидированного алюминия в растворах электролитов, представляющих собой многокомпонентные неводные системы. Выбор состава электролита определяется техническими характеристиками для разрабатываемого конденсатора, и в связи с этим растворы условно можно поделить на 2 типа: основу 1-й группы электролитов
составляет гамма-бутиролактон, 2-й группы -этиленгликоль. К этим растворителям добавляют ряд вспомогательных веществ, таких как пироллидоны, амиды, амины и другие добавки, отвечающие за вязкость, плотность, электрическую проводимость, температурную и электрическую
устойчивость, а так же рН электролита [2, 3].
В настоящей работе рассмотрены результаты комплексных исследований физико-химических свойств электролитов, а также изучены электрохимические характеристики оксидированной
алюминиевой фольги с известными параметрами удельной емкости и рабочего напряжения. Общие поляризационные характеристики алюминиевых фольг в растворах электролитов изучаются с применением современных потенциостатов, которые обеспечивают измерения
поляризационных характеристик в области потенциалов ±15 В, в то время как рабочее напряжение электролитических
конденсаторов достигает значений порядка 600 В. поэтому необходима разработка методик получения высоковольтных
поляризационных характеристик
оксидированного алюминия в области потенциалов ±500 В. Такая методика позволит проводить оценку
электрохимических параметров системы оксидированная алюминиевая фольга-электролит и поможет при выработке рекомендаций по изготовлению
электролитических конденсаторов.
Методика эксперимента
В качестве объекта исследования
применяли алюминиевую фольгу марки А11оу 1199 тип Н61 0,115/500, где доля основного металла составляла 99,99 %. На поверхности фольги в промышленных условиях были
© Шавкунов С.П, Рыбин С.В., Волков С.В., 2011
88
сформированы слои оксидов по промышленной технологии [4, 5], что
обеспечило получение прочных окисных пленок, которые рассчитаны на рабочие напряжения от 100 до 450 В [6, 7].
В табл. 1 представлены основные
параметры изучаемой фольги, а именно: катодная алюминиевая фольга марки АМЦК4 и 3 типа оксидированных анодных фольг
Для исследования электрохимических реакций, протекающих на границе раздела фаз электролит-фольга, применяли методы получения поляризационных кривых (ПК), которые передают зависимость скорости электрохимического процесса от энергии воздействия через величины плотность тока-потенциал электрода.
На первом этапе поляризационные исследования проводились с использованием универсального автоматизированного
прибора для электрохимических
исследований (АПЭС) «8о1а11гоп-1280С», с возможностью поляризации в пределах ±14,5У, измеряемый предел тока ± 2А. Характеристики электродного импеданса исследовались при контролируемом потенциале в интервале частот от 0,01 до 15000 Гц, амплитуда переменного сигнала составляла 10-50 мВ.
Для проведения поляризационных исследований в области высоких потенциалов порядка ±35 0В была разработана полуавтоматическая электробезопасная
установка, в состав которой вошли универсальный источник питания (УИП-2), с
марок АВ2, АВ5 и АВ4 с формовочными напряжениями (400, 500 и 600 В).
Поверхность испытуемой фольги перед измерениями обезжиривали, помещали в электрохимическую ячейку и подвергали тренировочным циклам поляризации до предельных анодных потенциалов для получения постоянных электрохимических свойств поверхности фольги.
возможностью поляризации до 350 В, прибор для регистрации входного напряжения и ЭДС - вольтметр (В7-38), регистрацию тока проводили с использованием
вольтамперметра (М2044). Измерения проводились в стеклянной
электрохимической ячейке (ЯЭС-2), в которой можно обеспечить герметичность системы и термостатирование раствора.
Для моделирования процессов
электрохимического поведения алюминиевой фольги в исследуемых растворах, проводили измерения в катодной и анодной областях потенциалов, в качестве вспомогательного электрода использовали платиновый
электрод.
При измерениях электрической проводимости использовали кондуктометр КЭЛ-1М, с применением стандартной платиновой пары электродов с постоянной сосуда 0,330 см-1. Для изучения кинематической вязкости использовали
вискозиметр марки (ВПЖ-2) диаметр капилляра в зависимости от вязкости испытуемой жидкости составил: 0,73; 0,99; 1,77 (мм). Конструкция применяемых
Таблица 1
Основные характеристики марок исследуемых фольг
Марка фольги Толщина, мм С уд, мкФ/дм2 иф, В
АВ2 0,08 26 400
АВ5 0,08 37 500
АВ4 0,08 22 600
АМЦК4 0,045 13800 0
установок обеспечила проведение измерений в условиях термостатирования в интервале температур 20 - 100С°.
Результаты и их обсуждение
При обсуждении полученных
экспериментальных данных наиболее оптимально применить методику
моделирования электрохимических процессов с помощью эквивалентной электрической схемы (ЭЭС). Задача сводится к выбору структуры схемы и разработке методов определения параметров ЭЭС [9]. Общая модель эквивалентной электрической схемы конденсатора представлена на рис. 1,а и содержит эквивалентное последовательное сопротивление электролита (Я, Ом); сопротивление, определяющее ток утечки конденсатора (г, Ом); собственную емкость конденсатора (С,Ф); эквивалентную последовательную индуктивность (Ь, Гн) [10]. При электрохимических исследованиях модель конденсатора должна учитывать адсорбцию отдельных компонентов электролита - поверхностно-активных веществ (ПАВ) (рис. 16).
1^1 В 1
С
Сс1
Рис. 1. Электрические эквивалентные схемы конденсатора а) в условиях заводских испытаний готового изделия, б) модель электрохимической ячейки с учетом адсорбции компонентов электролита на поверхности фольги.
В условиях электрохимических
исследований применение такой
эквивалентной схемы следует трактовать следующим образом. В соответствии с законами теоретической электрохимии,
прохождение электрического тока через
раствор (проводник второго рода) возможно только в случае, когда на металлических электродах, погруженных в раствор электролита, одновременно протекают окислительно-восстановительные реакции. На низких частотах (от 20 до 800 Гц) эквивалентная последовательная
индуктивность обычно не учитывается из-за малых значений и ее можно исключить из рассматриваемой модели, эквивалентное последовательное сопротивление имеет чисто активный характер. Для оценки влияния процессов адсорбции поверхностно-активных молекул на поверхности алюминиевой фольги в эквивалентную схему необходимо добавить параллельно сопротивлению переноса заряда (Яр) и емкости двойного электрического слоя (Сф последовательную цепь из
сопротивления (га) и емкости (Са), моделирующих процесс адсорбции ПАВ.
Исследование предложенной модели (рис.
1,б) требует определения 5 параметров в зависимости от условий эксплуатации изделия. Сопротивление раствора
определяется независимо от остальных параметров в условиях, когда сопротивлением реакции и емкостью двойного слоя можно пренебречь (кондуктометрические
измерения). Для оценки оставшихся четырех параметров можно применить комплексную методику, основанную на проведении постоянно-токовых (поляризационных)
измерений в широком интервале потенциалов и переменно-токовых (импедансных) измерений при контролируемом потенциале. Потенциометрические измерения позволяют определить общие показатели скорости реакции в зависимости от приложенного напряжения (потенциала рабочего электрода).
Для анализа импедансных данных можно применить методику, основанную на изучении кривизны годографа электродного импеданса системы в зависимости от частоты переменного сигнала. Напомним, что кривизна (К) - это величина, обратная радиусу касательной окружности к исследуемой кривой [11, 12]. Эта
характеристика является по определению инвариантной к расположению исследуемой кривой (годограф импеданса) на плоскости, так как кривизна зависит от 1-й и 2-й производных исследуемых составляющих импеданса системы и не зависит от экспериментальной функции данных и их
расположения на плоскости. Если для предложенной ЭЭС (рис. 1б) написать
выражение импеданса в координатах
комплексной плоскости:
Ъ = Я + Л/(Л2+ В2) - ] В/(А2+ В2) (1),
где Л = 1/Яр + -^*Са2*га/(1+^*Са*га)2), В = w*Cd + ■^С/(1+('^Са*га)2), w - круговая частота переменного тока, то общий вид уравнения кривизны в координатах
проводимости:
К=(А"В' - А'В")(А2 + В2)/(А'2 + В'2)3/2 - 2(А'2 + В'2 )(А'В - АВ')/(А'2 + В'2)32 , (2)
где Л, В - выражения адмитанса исследуемой системы, а обозначения А', В' -первые производные этих функций от частоты сигнала, с двумя штрихами - вторые
производные от w.
Анализ сложного уравнения кривизны (2) в
пределе для высоких частот (при w^ ^ ) дает простое выражение, которое зависит от параметров модели и не зависит от частоты: Квч = 2 {1/га+1/Яр} (3)
Выражение кривизны на низких частотах (при w^0) имеет вид:
КНч = 2/Яр{1+С2га / (Ca+Cd)2Яp}, (4)
Следует отметить, что координаты центра радиусов годографа импеданса на высоких и низких частотах для рассматриваемой ЭЭС расположены на оси ординат (Я), поэтому определение параметров предложенной модели можно провести, используя график годографа импеданса, полученного в широком интервале частот. Для этого выберем участок годографа на высоких Таблица 2
частотах и определим его радиус графическим построением или по уравнению окружности:
(Я-Х0)2+Хк2=Я2,
где Я -- радиус окружности, кривизна Квч = 1/Я;
Я Х8 - активная и реактивная
составляющие импеданса;
Х0 - координата центра окружности, У0=0, согласно теории кривизны выбранной модели для предельных частот.
Определив радиус годографа на высоких частотах, рассчитаем га, так как Яр находим из условия Яр = Я8 (при w^0) - Я) , Яо -сопротивление раствора, которое
определяется из условия Я0 = Я8 (при w^ ^).
При низких частотах поступаем аналогично, с той лишь разницей, что из выражения кривизны в этой области частот можно определить отношение Сa/Cd , а сами значения емкостей находим из экспериментальных значений Х8, Я, решая систему уравнений относительно
определяемых емкостей. Следовательно, кривизна годографа импеданса является достаточно информативной функцией, с помощью которой можно установить структуру ЭЭС и рассчитать значение ее параметров.
На первом этапе проводилась оценка физико-химических свойств растворов в зависимости от температуры.
В табл. 2 представлены основные
характеристики электролитов при комнатной температуре.
Значение физико-химических параметров электролитов при температуре 23°С
Электролит Плотность, г/см3 Удельная электрическая проводимості См/см*104 Вязкость, мм/с2
1 В 1,050 6,075 111
2 Б 1,102 5,64 3,082
3 А 1,127 8,669 2,61
Плотность исследованных растворов меняется от 1,050 до 1,131 и её величина зависит от природы компонентов и их процентного состава, однако от представленных физико-химических
параметров растворов связь не прослеживается. Вязкость электролитов на основе гамма-бутиролактона в 30--40 раз меньше, чем для электролитов на основе этиленгликоля.
Важным показателем в комплексе свойств растворов является значение удельной электрической проводимости. Как показали исследования, этот коэффициент для большинства электролитов при комнатной температуре меняется (от 5 до 10)*10-4 См/см. Если оценивать характер изменения электрической проводимости растворов по классам растворов, то здесь прослеживается зависимость, когда с понижением коэффициента вязкости электрическая
проводимость увеличивается (это связано с увеличением подвижности ионов).
При работе электролитического
конденсатора в энергопотребляющих
установках температура может меняться от комнатной до значений порядка 70--80°С, поэтому важно изучить температурные
характеристики электролитов.
Температурные зависимости для коэффициента вязкости электролитов,
изученные в интервале температур от 10 до 1000С, хорошо коррелируют с уравнением полинома второго порядка вида У=а0+а1Х1+а2Х22 (коэффициент корреляции Я=0,99). Для электролитов первой группы коэффициент вязкости уменьшается в 1,5 - 2 раза. Для электролитов на основе этиленгликоля показатель вязкости меняется более чем в 5 раз и при высоких температурах стремится к постоянному значению.
Для обоих типов растворов температурная зависимость удельной электрической проводимости хорошо соотносится с уравнением полинома второго порядка с коэффициентом корреляции (Я = 0,99), что наблюдается и в области низких температур (вплоть до -20оС).
Взаимосвязь между вязкостью и электрической проводимостью
подтверждается данными, представленными в табл. 3.
Таблица 3
Зависимость скорости изменения вязкости и электропроводности электролитов от
температуры
Электропроводность, Вязкость,
Электролит а1*105 а1* 102
А 1,625 -5,792
Б 0,847 -7,251
В 4,493 -1325
Для гамма-бутиролактоновых
электролитов с ростом температуры коэффициент кинематической вязкости снижается и это приводит к пропорциональному росту электрической проводимости за счет увеличения подвижности ионов. У этиленгликолевых электролитов скорость изменения вязкости с температурой не так велика в сравнении с гамма-бутиролактоновыми растворами, а проводимость растет с температурой существенно, этот процесс связан с увеличением концентрации проводящих частиц в результате роста степени диссоциации веществ с температурой, поставляющих в систему проводящие частицы.
Для оценки роли электрохимических
процессов, протекающих на алюминиевой фольге при подаче на электроды напряжения провели большой цикл электрохимических измерений на модельной ячейке для
получения поляризационных кривых.
Напряжения источника питания, которое подается на электрохимическую ячейку, можно представить как сумму трех напряжений при условии, что ток в цепи постоянен.
и0 = и-л'е + исе +Ш, где и0 - напряжение источника питания, Иwe - падение напряжения, которое определяется
сопротивлением электрохимическому
процессу (рабочий электрод), Исе - падение напряжения, которое определяется
сопротивлением процессам, протекающим на вспомогательном электроде, И - напряжение, которое падает на сопротивлении раствора между рабочим и вспомогательным электродами. Падение напряжения определяется выражениями
Иwe = 1*Яох; Исе= 1*Ягеа ; И =1*Я; г= ЯоХ + Ягеа, где Я - сопротивление при окислении вещества, Ягеа - сопротивление при восстановлении вещества, г - вклад электрохимических потерь.
Так как ток в цепи постоянен, а сопротивление реакции определяет тип электрохимического процесса, то по характеру соотношения падения напряжения можно оценить тип катодных и анодных реакций. Следует учесть, что если при изменении условий эксперимента
сопротивление раствора остается постоянным и электрическая проводимость может быть измерена с помощью кондуктометра, то падение напряжения для каждой составляющей можно рассчитать. Доля же падения напряжения для катодной и анодной реакций на электродах зависит от свойств раствора электролита и свойств поверхности
алюминиевой фольги и природы протекающих реакций. Поэтому для определения механизма электрохимических процессов основную долю поляризационных измерений проводили на оксидированной фольге, при этом процессы исследовались как при катодных, так и при анодных потенциалах. Аналогичные измерения были проведены для катодной фольги.
Изучение поведения электродов в области средних потенциалов порядка 10 В проводилось с помощью циклических вольтамперных характеристик (ЦВА), полученных на АПЭС. Для получения воспроизводимых характеристик электрода перед началом основных измерений проводились тренировочные циклы до достижения постоянного характера изменения плотности тока от потенциала. Основные ЦВА измерения включали в себя характеристики при катодной поляризации (до -2,5 В) (рис. 2а) и анодной поляризации (до 10 В) (рис. 2б) от равновесного значения потенциала при скорости разверстки потенциала 5 мВ/с. Эти данные представлены на рис. 2.
2а)
Равновесный потенциал исследуемой системы порядка - 0,55 В. Вид циклических кривых показывает, что при первом цикле измерений в анодной области наблюдается гистерезис, что связано с процессами окисления отдельных участков фольги (процесс «лечения дефектов»). После завершения этих процессов ЦВА имеют хорошо воспроизводимые значения. Как видно из представленных зависимостей фольга, АВ5, рассчитанная на рабочее
напряжение 500 В, показывает в 3 раза большее значение плотности предельного тока, чем фольга АВ4, рассчитанная на напряжение 600 В. В катодной области потенциалов зависимость скорости процесса восстановления от степени оксидирования фольги выражена значительно слабее. Результаты измерения электродного импеданса в интервале частот 0,05 - 4000 Гц представлены на рис.3 а,б в виде диаграмм Найквиста.
3а)
3б)
Рис. 3. Годографы импеданса для алюминиевой оксидированной фольги марок АВ4 в электролитах Б и В а) катодная область потенциалов; б) анодная область потенциалов
На рис. 3а представлены кривые, которые передают характер изменения частотной зависимости составляющих импеданса (ЧЗСИ) с ростом катодной поляризации анодной фольги. Видно, что рост катодной поляризации приводит к существенному снижению сопротивления переноса электрона через оксидный слой, что сказывается на уменьшении радиуса полуокружности графика в координатах Найквиста. В случае роста анодной поляризации (рис. 3,б.) картина ЧЗСИ отражает процесс переноса заряженного иона алюминия через слой окисла металла в сторону раствора. Чем выше анодный потенциал фольги, тем меньше поток положительных ионов в этом направлении из-за возрастания
диффузионных ограничений.
Таблица 4
Расчет параметров ЭЭС (рис. 1,б)
проводился в два этапа. На первом этапе, исходя из уравнений кривизны годографа импеданса на предельных частотах (уравнения 2--3), рассчитывались значения параметров Яр, Са, га, С^ которые на втором этапе использовали в качестве начальных приближений при оптимизации их значений с использованием программного обеспечения, входящего в состав АПЭС 8о1аі1гоп-1280С. Погрешности в определении значений параметров модели при выполнении предложенной методики составили 2-3 %, изменения параметров в катодной области потенциалов представлены в табл. 4, для анодной области - в табл. 5.
Зависимость параметров ЭЭС (рис. 1б) от величины катодного потенциала (тока)
Электролит/ марка Потенциал, і*105, Яр/105, га/105, са*ю7, Са*107,
фольги В А/см2 Ом* см2 Ом* см2 Ф/см2 Ф/см2
Б/АВ5 -0,35 -0,009 11,11 4,48 1,11 1,52
Яо=1714 Ом* см2 -0,45 -0,214 7,49 4,16 1,1 1,05
-0,65 -1,631 2,19 2,07 1,04 0,25
-0,85 -10,121 0,12 0,86 1,02 0,02
Б/АВ4 -0,5 - 0,004 2,84 0,87 1,19 0,67
-0,6 -0,029 2,19 0,58 1,16 0,54
-0,75 -0,064 1,14 0,4 1,13 0,39
-0,85 -0,094 0,46 0,26 1,1 0,27
В/АВ5 -0,6 -0,004 3,32 0,13 8,09 4,79
-0,7 -0,831 0,57 0,09 7,55 3,98
Яо=1567 Ом* см2 -0,85 -6,881 0,13 0,04 7,32 3,56
-0,95 -10,36 0,08 0,03 7,08 2,5
-1,1 -28,4 0,06 0,02 7,05 1,63
В/АВ4 -0,5 -0,005 1,5 0,35 2,19 3,05
-0,65 -0,08 0,27 0,26 2,12 1,83
-0,8 -1,18 0,03 0,11 2,08 1,79
-0,95 -2,46 0,02 0,07 1,99 0,88
-1,1 -4,16 0,02 0,04 1,95 0,78
С увеличением катодной поляризации (табл.4) Яр уменьшается за счет изменения сопротивления переносу заряда, при этом адсорбционные характеристики емкости и сопротивления также уменьшаются, что связано с увеличением количества адсорбируемых частиц при возрастании катодной поляризации. Емкость двойного электрического слоя (Сф остается величиной
практически постоянной и мало зависит от уровня поляризации.
При анодной поляризации (табл.5)
сопротивление (Яр) определяется
сопротивлением переносу ионов через границу раздела фаз, с увеличением
поляризации происходит перестройка ионной структуры оксидного слоя и сопротивление системы увеличивается. Адсорбционные
характеристики (Са) и (га) уменьшаются за величиной постоянной и не зависящей от счет десорбции поверхностно-активных уровня поляризации.
молекул, а емкость (Сф остается также
Таблица 5
Зависимость параметров ЭЭС (рис. 1.б) от величины анодного потенциала (тока)
Электролит/ марка фольги Потенциал, В і*105, А/см2 Яр/105, Ом* см2 га/105, Ом* см2 еа*107, Ф/см2 Са*107, Ф/см2
Б/АВ5 -0,15 0,197 17,2 4,25 1,14 2,92
Яо= 1714 Ом*см2 -0,05 0,681 18,75 4,11 1,13 2,46
0,05 2,041 24,35 3,82 1,13 2,23
Б/АВ4 -0,4 0,025 2,72 2,44 1,26 1,35
-0,3 0,057 3,14 1,69 1,23 0,96
-0,15 0,097 3,56 1,1 1,22 0,64
В/АВ5 -0,4 0,413 17,66 0,45 7,76 4,24
Яо= 1567 Ом* см2 -0,25 1,142 26,97 0,42 7,61 3,71
-0,1 1,712 28,49 0,4 7,47 3,27
В/АВ4 -0,15 0,532 5,12 2,33 2,19 1,82
-0,05 0,616 7,49 1,44 2,09 0,81
0,05 0,649 8,44 1,37 2,06 0,72
Для получения электрохимических характеристик алюминиевой фольги в условиях, близких к условиям эксплуатации конденсатора, электродные процессы исследовались в широком интервале потенциалов от 5 до 300 В. Данные этих испытаний представлены для трех марок
фольги в зависимости от типа электролита на рис. 4 а,б,в. Важное значение при оценке параметров фольг в ходе анализа поляризационных кривых имеют такие параметры, как плотность предельного анодного тока (А/см2) и потенциал, при котором наступает этот предельный ток.
4б)
4в)
Рис.4 Зависимость ПК в анодной области потенциалов от типа фольги и вида электролита а) А,
б) Б, в) В
Из экспериментальных данных
высоковольтных характеристик видно, что самые высокие значения предельного тока для обоих классов электролитов наблюдаются для фольг марки АВ5, рассчитанных на рабочие напряжения порядка 500 В и они в 6 раз больше, чем для фольг марки АВ4 с рабочим напряжением 600 В, при этом для электролитов первой группы предельные токи в 2 раза выше, чем для второй группы. Важно отметить, что с уменьшением величины предельного тока и перенапряжения, при котором этот ток достигается, токи утечки конденсатора будут снижаться, и электролит в
конденсаторе будет работать дольше без изменения состава.
Одним из основных катодных процессов, происходящих на фольге, является выделение водорода, которое согласно
экспериментальным данным протекает по закону электрохимической кинетики. Его характер определяется процессом переноса электрона через границу раздела фаз и скорость этой реакции может достигать больших значений при относительно небольших значениях перенапряжений.
Анодные реакции, связанные с окислением веществ, входящих в состав электролита, характеризуются двумя участками и имеют
смешанный механизм протекания.
Первоначально скорость реакции
определяется кинетикой окисления вещества, при этом наблюдается рост тока с потенциалом, это свойственно для электрохимического механизма, при высоких анодных потенциалах ток достигает предельного значения за счет замедления процесса диффузии ионов алюминия в сторону границы раздела фаз, что указывает на диффузионный контроль реакции. Эти факты показывают, что на катодный процесс тратится только 5--10 % подводимой энергии, в то время как ее основная доля идет на анодный процесс (порядка 90-99 %), который при высоких напряжениях контролируется процессом диффузии заряженных частиц через оксидный слой к границе раздела фаз, поэтому катодный процесс можно не учитывать в основных расчетах свойств конденсаторов.
Таким образом, кинетика процессов, протекающих на границе раздела фаз электролит - оксидированная фольга определяется как структурой и классом оксидирования фольги, так и типом электролита, и изучение этих процессов позволяет выбрать состав электролита, где будут наблюдаться наименьшие токи утечки, а также подобрать область рабочих напряжений, где электролит будет устойчив к воздействию высоких напряжений. Согласно экспериментальным данным, лучшие рабочие характеристики наблюдаются для фольги АВ4 в электролите В.
Заключение
Полученные в настоящей работе результаты показали, что для обоих классов электролитов наблюдается взаимосвязь температурной зависимости вязкости и электропроводности, что связано с изменением концентрации и степени подвижности проводящих частиц.
Электрохимический анализ поведения фольг в электролитах показал, что на катодную поляризацию электродов тратится только небольшая часть подводимой энергии, в то время как ее основная доля идет на анодный процесс, который при высоких напряжениях контролируется процессом диффузии
заряженных частиц через оксидный слой к границе раздела фаз. При обоих типах поляризации происходит изменение
сопротивления переносу заряда и адсорбционных характеристик системы, при этом емкость двойного слоя для анодной фольги остается величиной постоянной.
Список литературы
1. Невский О.И. Барьерные оксидные пленки на алюминии: монография / Невский О.И., Гришина Е.П. Иван. гос. хим.-тех. ун-т. Иваново, 2003.84с.
2. Закгейм Л.Н.. Электролитические конденсаторы М.-Л.: Госэнергозадт,1963. 294 с.
3. Меркулов В.И. Основы
конденсаторостроения: учеб. пособие. Томск: Изд. ТПУ, 2001.121 с.
4. Ведерников А.П. Особенности внедрения анионов электролита в анодную оксидную пленку на алюминии // Анодная защита металлов. М.: Машиностроение, 1964.
5. Францевич И.Н. Анодные оксидные покрытия на металлах и анодная защита./ Францевич И.Н., Пилянкевич А.Н., Лавренко
B.А., Вольфсон А.И. - Киев: Наукова думка, 1985. 280 с.
6. Виноградов Е.И. Изучение
электрофизических характеристик
поверхностных анодных пленок на алюминии методами электродного импеданса и фотоэлектро-поляризации / Виноградов Е.И., Гришина Е.П., Невский О.И, Румянцев Е.М.// Рук.деп. в ОНИИТЭхим 9.06.86, №841-хп-86. Иваново,1986.
7. Белов В. Т. и др. Анодное окисление (анодирование) алюминия и его сплавов./ Обзоры по электронной технике. Сер. 7. «Технология, организация производства и оборудование». М.: ЦНИИ «Электроника», 1988. 65 с.
8. Шавкунов С.П. Электродные процессы при электроосаждении алюминия в ароматических растворителях / Шавкунов
C.П., Стругова Т.Л. // Электрохимия. 2003. Т.39, № 6. С.714--721.
9. Графов Б.М. Электрохимические цепи переменного тока / Графов Б.М., Укше Е.А. М.: Наука, 1973.
10. Ануфриев Ю.А. Эксплуатационные
характеристики и надежность
электролитических конденсаторов / Ануфриев Ю.А., Гусев В.Н., Смирнов В.Ф. М.: Энергия, 1976. 224 с.
11. Шавкунов С.П. Анализ годографа импеданса теоретической модели методом
исследования радиуса кривизны / Шавкунов статья / Шавкунов С.П., Файзулин Н.Я.,
С.П., Камелин В.В., Шерстобитова И.Н. // Камелин В.В., Шерстобитова И.Н.// Электрохимия.1985.Т.21№ 9.с.1208--1210. Электрохимия. 1985.Т.21№ 10.с.1350--1352.
12. Шавкунов С.П. Метод математической обработки экспериментального годографа
INVESTIGETION OF THE ELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF THE ANODIC
ALUMINUM FOIL
S.P. Shavkunov3, S.V. Ribinb, S.V. Volkovb
aPerm State University. 15, Bukirev St., Perm, 614990 b OAO "Elecond". 3,Kalinina St., Sarapul 427968 E-mail: shavkunov@psu.ru
The studied physic-chemical and electrochemical characteristic of the features aluminum foils in solution electrolyte on base gamma-butirolacton and ethylene-glycol solutions.
The studied dependency voltage-current curves in broad area potential for system aluminum foil - an electrolyte from type of the electrolyte and structures a layer of the foil.
Keywords: aluminum foil, electrolytic capacitor, electrolyte, voltage-current curves,
