Voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy of multilayer ion-exchange membranes
Abstract
A measurement system based on a rotating membrane disk (RMD) was developed. The system
allows registration of the current-voltage characteristics (CVC) and the effective ion transport numbers, along
with measurement of the electrochemical impedance frequency spectrum of a multilayer ion-exchange
membranes under stabilized diffusion boundary layer conditions. Salt ions and water molecules dissociation
products transport through the multi-layered ion exchange membrane were investigated in 0.01 M sodium
chloride solution. Frequency spectrums of the electrochemical impedance of an asymmetric bipolar
membranes (aBPM) with a cation exchange layer thickness (MF-4SC) of 10 and 30 microns at different
densities of the polarizing current, in a wide range of rotational speeds of the membrane disc were measured.
It is shown that an increase in the current density leads to an expansion of the impedance spectrum of studied
aBPM, and the ratio of deposits of a chemical reaction (Gerisher impedance) and electrodiffusion ion
transport salt (Warburg finite diffusion impedance) shifts towards a chemical reaction.
Downloads
References
измерения вольтамперных характеристик и чисел переноса ионов в
электромембранных системах» Шарафан М.В., Заболоцкий В.И. от 02.06.2008,
опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33.
2.Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика М.: Физматгиз, 1959. 700 с.
3.Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical Methods. Fundamentals and applications /
Second ed., John Wiley&Sons, Inc. New York, 2001. P.161-164.
4.Barsoukov E., Macdonald J.R. Impedance Spectroscopy: Theory, Experiment, and
Applications / John Wiley & Sons. – New York, 2005. 595 pp.
5.Мельников С.С., Заболоцкий В.И., Шельдешов Н.В. Электрохимические
свойства асимметричных биполярных мембран / Конденсированные среды и
межфазные границы. 2010. Т. 12. С. 143-148.
6.Патент №142170 РФ, МПК G01N27/40, «Устройство с вращающимся
мембранным диском для изучения электротранспортных характеристик
ионообменных мембран» Шарафан М.В., Заболоцкий В.И. опубл. 20.06.2014.
7.Заболоцкий В. И., Шельдешов Н. В., Шарафан М. В. Исследование
электромассопереноса хлорида натрия через катионообменную мембрану МК-40
методом вращающегося мембранного диска // Электрохимия. 2006. Т.42. №12.
С. 1484-1490.
8.Заболоцкий В. И., Бугаков В. В., Шарафан М. В., Чермит Р. Х. Перенос ионов
электролита и диссоциация воды в анионообменных мембранах при интенсивных
токовых режимах // Электрохимия. 2012. Т.48. №6. С. 721-732.
9.Zabolotskii V., Sheldeshov N., Melnikov S. Effect of cation-exchange layer thickness
on electrochemical and transport characteristics of bipolar membranes // J. Appl.
Electrochem. 2013. Vol. 47. № 11. P. 1117-1129.
10. Sistat Ph., Kozmai A., Pismenskaya N., Larchet Ch. et al. Low-frequency impedance
of an ion exchange membrane system // Electrochimica Acta. 2008. № 53. P. 6380-6390.
