Quantitative Evaluation of the Diffusion Coefficients of Aqua Ions in Hydrogels via Iron Corrosion
Quantitative Evaluation of the Diffusion Coefficients of Aqua Ions in Hydrogels via Iron Corrosion
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通过铁腐蚀定量评估水凝胶中水离子的扩散系数
DOI：
10.1021/acsaenm.2c00015
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Watanabe Seiichi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Takai Satoshi;Murakami Shuntaro;Zhang Lihua;Ohsasa Kenichi;Watanabe Seiichi
建立了一种利用铁腐蚀定量测定水凝胶中水离子（质子和氢氧根离子）扩散系数的方法。在本文中，阳极和阴极形成的位置，占主导地位的铁腐蚀，实验控制使用假牺牲腐蚀保护与导电防腐油墨。首先，氢（原子）的产生过程中证实了与铁掺杂的钨酸铬凝胶。然后，使用具有BTB（溴百里酚蓝）的BTB-琼脂水凝胶使由它们产生的水离子的扩散可视化，并且通过阅读亮度的时间变化，使用菲克定律评估水离子的扩散系数。还研究了扩散系数的温度依赖性，并估计的活化能为19.0 ± 5.9和25.9 ± 3.3 kJ/mol的氢氧根离子和质子，分别。此外，实验评估的水离子的扩散系数被用于计算机模拟，以解决扩散方程预测的pH值分布。实验结果与模拟结果基本一致，验证了该方法的可行性。
A method to quantitatively evaluate the diffusion coefficient of aqua ions, viz. protons and hydroxide ions, in hydrogels using iron corrosion was developed. In this paper, the locations of the anode and cathode formation, which dominate iron corrosion, were experimentally controlled using pseudosacrificial corrosion protection with conductive anticorrosion ink. First, hydrogen (atomic) generation during the process was confirmed by a chromic gel with iron-doped tungstic acids. Then, the diffusion of aqua ions generated from them was visualized using a BTB-agar hydrogel with BTB (bromothymol blue), and the diffusion coefficient of aqua ions was evaluated using Fick’s law by reading the time variation of luminance. The temperature dependence of the diffusion coefficient was also examined, and the activation energies were evaluated as 19.0 ± 5.9 and 25.9 ± 3.3 kJ/mol for hydroxide ions and proton, respectively. Furthermore, the experimentally evaluated diffusion coefficients of aqua ions were used in a computer simulation to solve the diffusion equation to predict the pH distribution. The diffusion behaviors of aqua ions by the experiment are almost consistent with the simulation results and demonstrate the feasibility of the present method.
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