Статья «Равновесная электроконвективная неустойчивость при концентрационной поляризации: влияние неодинаковых коэффициентов диффузии ионов и продольного течения, "Электрохимия"»

Издавна электроконвективную неустойчивость при концентрационной поляризации описывали на основе анализа границ раздела с совершенной зарядовой избирательностью, с помощью неравновесного механизма, в предположении об образовании протяженной области пространственного заряда, прилегающей к двойному электрическому слою, при приближении тока к его предельному значению. Недавно было показано, что несовершенная зарядовая избирательность границы раздела делает возможной равновесную неустойчивость, обусловленную либо равновесным электроосмосом, либо электроконвекцией в объеме, либо и тем, и другим. В цитированном исследовании при описании устойчивости бинарного электролита, находящегося в состоянии покоя, принималось, что коэффициенты диффузии ионов электролита равны друг другу. В настоящей работе мы исследуем влияние неравных коэффициентов диффузии ионов, а также наложенного продольного течения, на возникновение и дальнейшее нелинейное развитие равновесной электроконвективной неустойчивости на границе раздела с несовершенной избирательной проницаемостью. Соответствующее аналитическое и численное исследование показало, что продольное течение, наложенное вдоль границы раздела, не влияет сколько-нибудь существенно на равновесную электроконвективную неустойчивость при концентрационной поляризации в терминах временнбго порога неустойчивости или результирующего нелинейного течения. Что касается первого, то критическое напряжение практически такое же, что и при концентрационной поляризации в покоящемся электролите. Во втором случае в условиях нескользкой границы раздела результирующее нелинейное течение может быть с хорошей точностью представлено, как суперпозиция пуазейлевского течения и вихрей неустойчивости в покоящемся электролите. Неравные коэффициенты диффузии ионов оказывают существенное влияние на возникновение электроконвективной неустойчивости. В частности, если коэффициент диффузии одноимённо заряженного иона намного ниже, чем коэффициент диффузии противоположно заряженного иона, то это может вызвать существенное повышение критического напряжения. Это можно объяснить стабилизирующим влиянием вклада диффузионного потенциала в флуктуации электрического потенциала.