Concentration polarization controls

Concentration polarization controls the performance of practical electrodialysis systems. Because ions selectively permeate the membrane, the concentration of some of the ions in the solution immediately adjacent to the membrane surface becomes significantly depleted compared to the bulk solution concentration. As the voltage across the stack is increased to increase the flux of ions through the membrane, the solution next to the membrane surface becomes increasingly depleted of the permeating ions. Depletion of the salt at the membrane surface means that an increasing fraction of the voltage drop is dissipated in transporting ions across the boundary layer rather than through the membrane. Therefore the energy consumption per unit of salt transported increases significantly. A point can be reached at which the ion concentration at the membrane surface is zero. This represents the maximum transport rate of ions through the boundary layer. The current through the membrane at this point is called the limiting current density, that is, current per unit area of membrane (mA/cm2). Once the limiting
current density is reached, any further increase in voltage difference across the membrane will not increase ion transport or current through the membrane. Normally the extra power is dissipated by side reactions, such as dissociation of the water in the cell into ions, and by other effects. Concentration polarization can be partially controlled by circulating the salt solutions at high flow rates through the cell chambers. But even when very turbulent flow is maintained in the cells, significant concentration polarization occurs.

Kết quả (Việt) 2:

Phân tán tập trung kiểm soát các hoạt động của hệ thống điện phân thực tế. Bởi vì các ion chọn lọc thấm màng, nồng độ của một số các ion trong dung dịch ngay lập tức tiếp giáp với bề mặt màng trở nên cạn kiệt đáng kể so với các nồng độ dung lượng lớn. Khi điện áp trên các ngăn xếp được tăng lên để tăng thông lượng của các ion qua màng tế bào, các giải pháp tiếp theo vào bề mặt màng trở nên ngày càng cạn kiệt của các ion thấm. Sự suy giảm của các muối trên bề mặt màng có nghĩa là một phần ngày càng tăng của sự sụt giảm điện áp là tiêu tan trong vận chuyển ion qua lớp biên chứ không phải thông qua màng. Do đó việc tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị của muối tăng vận chuyển đáng kể. Một điểm có thể đạt được tại đó nồng độ ion trên bề mặt màng là số không. Điều này thể hiện tỷ lệ vận chuyển tối đa của các ion qua lớp biên. Dòng điện qua màng tại điểm này được gọi là mật độ hiện tại hạn chế, đó là, hiện tại mỗi đơn vị diện tích của màng (mA / cm2). Một khi các hạn chế
mật độ hiện đạt tới, bất kỳ gia tăng hơn nữa trong sự khác biệt điện áp qua màng sẽ không làm tăng vận chuyển ion hay hiện qua màng tế bào. Thông thường sức mạnh thêm là tiêu tan bởi các phản ứng phụ, chẳng hạn như phân ly của các nước trong tế bào thành các ion, và các hiệu ứng khác. Phân cực nồng độ có thể được kiểm soát một phần của việc tuần hoàn dung dịch muối ở lưu lượng cao thông qua các khoang tế bào. Nhưng ngay cả khi dòng chảy rất hỗn loạn được duy trì trong các tế bào, phân cực nồng độ đáng kể xảy ra.