В отличие от обычного плоского конденсатора емкость двойного электрического слоя зависит от разности потенциалов на его обкладках. Считалось, что количество потенциалопределяющих и противоионов в двойном ионном слое эквивалентно. Емкость двойного электрического слоя является его важной характеристикой.

52-9), а емкость диффузного слоя выражается через и равенством (52-19). Если внешнее напряжение приложить так, чтобы созданное им поле было одного направления с полем в переходе, то это приведёт лишь к увеличению толщины слоёв пространственного заряда. Барьерная (или зарядовая) ёмкость связана с изменением потенциального барьера в переходе и возникает при обратном смещении. Она эквивалентна ёмкости плоского конденсатора, в котором слоем диэлектрика служит запирающий слой, а обкладками — p и n-области перехода.

Современные представления о строении двойного ионного слоя сложились в результате эволюции взглядов на его структуру. Образующийся адсорбционный слой, как правило, мономолекулярный. Слой потенциалопределяющих ионов и слой специфически адсорбированных ионов образуют как бы плоский конденсатор.

Схематично такой случай приведен на рис. 1.37. Такое изменение z-потенциала возможно при сверхэквивалентной (по отношению к потенциалопределяющим ионам) адсорбции противоионов в слое Штерна. Поправка на специфическую адсорбцию позволяет также скорректировать завышенную величину заряда диффузного слоя, рассчитанную по теории Гуи-Чемпена.

Это одни и те же конденсаторы, работающие на эффекте двойного слоя, а все отличия характеристик определяются конструктивными решениями, особенностями технологии и требованиями потребителя. В 1878 г. Р. Кольрауш обнаружил, что граница между электродом и раствором ведет себя по отношению к переменному току, как электрический конденсатор большой емкости.

В итоге образуется конденсатор большой емкости. В 1881 Г. Гельмгольц, предположил, что на границе электрод — раствор создастся двойной электрический слой (ДЭС) зарядов: один — на металле, другой в виде ионов — у поверхности электрода. В 1878 г. ученик А.Г. Столетова, профессор Казанского университета Р. А. Колли показал, что находящиеся в двойном слое ионы удерживаются от разряда благодаря взаимодействию с растворителем.

Новая модель двойного слоя получила название диффузного двойного слоя Гюи-Чапмена. Список участников исследований двойного слоя не ограничивается перечисленными учеными. Не смотря на то что силовые электрохимические конденсаторы(ЭХК) принадлежат к той же группе конденсаторов с двойным слоем к ним предъявляются специфические требования. С другой стороны, разработку новых типов конденсаторов подстегивала потребность промышленности в мощных, быстро заряжаемых источниках тока с большим ресурсом.

Механизм образования двойного слоя

Для начала проще рассмотреть систему с таким электролитом, как в котором оба иона слабо или совсем не адсорбируются специфически. В связи с этим Грэм предположил, что зависит лишь от q и не зависит от объемной концентрации.

Применение ЭХК в энергетических установках с нестабильными характеристиками

Уравнения (II. 109) и (II. ПО) учитывают специфическую адсорбцию только противоионов. Конвекция в пленке полностью отсутствует, и перенос растворенного газа через нее осуществляется исключительно молекулярной диффузией.

Перенос вещества в ядре фазы осуществляется преимущественно за сче— конвекции, т. е. движущимися частицами гасителя (распределяющей фа- ы) и распределяемого (целевого) вещества. Обеднённые области с неподвижными пространственными зарядами и называют p-n-переходом.

Различают два вида ёмкостей p-n-перехода: барьерная и диффузионная. Барьерная ёмкость зависит от площади перехода и относительной диэлектрической проницаемости полупроводника. Диффузионная ёмкость обусловлена накоплением в области неосновных для неё носителей (электронов в p-области и дырок в n-области) при прямом смещении.

Преимущества и недостатки батарей ЭХК:

В основе технологии получения диффузного перехода лежит метод фотолитографии. Неполимеризованные области смываются, производится травление плёнки диоксида кремния, и в образовавшиеся окна производят диффузию примеси в пластину кремния. Такой переход называется планарным. При этом образуется поверхностный слой, структура которого становится продолжением структуры исходного проводника.

Силовые электрохимические конденсаторы

При этом в пределах ДИС концентрацияионов, одноименных с потенциалопределяющими, изменяется от нуля до величины, соответствующей концентрации в растворе. В этом основное отличие электрокинетического потенциала от термодинамического. Адсорбцияионов в недиффузионной части двойного слоя должна рассматриваться как «специфическая», не подчиняющаяся закону распределения Больцмана.

Например, в результате реакции AgNO3 с избытком КIобразуется кристаллик AgI, который по предложенной Н.П. Песковым (1934 г.) терминологии называют агрегатом. Это позволяет использовать теорию Штерна для описания процессов в разнообразных системах.

Применение ЭХК для энергетических установок ограниченной мощности

Очевидно, что при отсутствии специфической адсорбции такой эффект невозможен, так как адсорбция в данном случае определяется лишь электрической компонентой (ZiFj). Сдвиг ТНЗ и ИЭТ в разных направлениях — очень характерный критерий специфической адсорбции.

Наиболее подходящее название для них — электрохимический конденсатор (ЭХК). Их прерогатива, определяемая очень большой емкостью — накопление энергии. Это означало, что концентрация ионов около границы раздела фаз постоянно убывает в направлении, перпендикулярном поверхности раздела.

Им было теоретически описано строение двойного электрического слоя на поверхности электродов и предсказано использования этого явления в устройствах для запасания энергии. Изучение зависимости емкости двойного электрического слоя от потенциала и состава, раствора позволяет получить сведения о его строении.