Effect of Adsorption of Halogenide Ions on the Capacity of Iridium Electrode in Molten Salts

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The adsorption activity of the iridium electrode in molten sodium, potassium and cesium chlorides and bromides, sodium and potassium iodides was estimated from the dependence of the shape and position of the capacitance curve on the cation-anion composition of the electrolyte, the AC frequency and temperature. The capacitance curves have a complex shape with two main minima and a maximum between them in the entire studied ranges of temperature, frequency and electric polarization. In some cases, one or two additional minimа appear on the curves between the main minima. The position of both the minima and maxima of the capacitance depends on the radius of the salt cation and anion. The dependence of the position of the main maximum of the capacitance on the radius of the cation and anion is presented at T=1093 K in the AC frequency range of 3·100–1·104Hz. According to this approach, the potential of the capacitance maximum of a solid metal electrode in ionic melts with specifically adsorbing anions can be considered as the critical potential of the adsorption phase transition. The segment of the capacitance curve ΔEfrom the cathodic capacitance minimum, which corresponds to the classical minimum capacitance, to the capacitance maximum can be considered as a range of potentials in which the change in the properties of the double electric layer obey the Gouy-Chapman-Stern model. With a further shift from the critical potential to the positive direction, the electrostatic adsorption mechanism turns into chemical adsorption, with the transfer of part of the anions from the salt phase to the electrode and the formation of complex compounds. The value ofΔEcan help to estimate the effect of specific adsorption of halide ions on the shape of the capacitance curve.

About the authors

E. V. Kirillova

Institute of High-Temperature Electrochemistry UB RAS

Author for correspondence.
Email: e.kirillova@ihte.ru
Yekaterinburg, Russia

References

  1. Bukun N.G., Alekseeva R.A. Double layer capacitance of Au in chloride melts // Elektrokhimiya.1975. 11. P.239–249. [In Russian]
  2. Bukun N.G., Ukshe E.A. Electrostatic adsorption of ions and and the structure of the double electric layer in binary salt melts // Physical chemistry and electrochemistry of melts, salts and slags. Proc. 3 of the All-Union Conference, May, 1966. L.: Khimia. 1968. P. 214−223. [In Russian]
  3. Delimarsky Yu.K., Kikhno V.S. Determination of zero points of some solid metals in a molten NaCl−KCl mixture by measuring the double layer capacity // Ukrainian Chemical Journal. 1964. 30. P. 1156. [In Russian]
  4. Delimarsky Yu.K., Kikhno V.S. Zero points of metals in molten salts // Elektrokhimiya. 1969.5. № 2. P. 145−150. [In Russian].
  5. Frumkin A.N. Potentials of zero charge. М.: Nauka. 1979. 260 P. [In Russian]
  6. Nishi N., Hashimoto A., Minami E. and Sakka T. Electrocapillarity and zero-frequency differential capacitance at the interface between mercury and ionic liquids measured using the pendant drop method // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. 17. 5219.
  7. Pajkossy T., Kolb D.M. Anion-adsorption-related frequency-dependent double layer capacitance of the platinum-group metals in the double layer region // Electrochimica Acta. 2008.53. P. 7403–7409.
  8. Pajkossy T., Müller C., Jacob T. The metal–ionic liquid interface as characterized by impedance spectroscopy and in situ scanning tunneling microscopy // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. 20. P. 21241–21250.
  9. Alam M., Islam M., Okajima T., Ohsaka T. Capacitance Measurements in a Series of Room-Temperature Ionic Liquids at Glassy Carbon and Gold Electrode Interfaces // J. Phys. Chem. С. 2008.112. P. 16600–16608.
  10. Stepanov V.P. Physical chemistry of the surface of solid electrodes in salt melts. Ekaterinburg: UB RAS, 2005. 324 P. [In Russian]
  11. Dokashenko S.I., Stepanov V.P. Structure of the double electric layer on liquid metal electrodes in individual melts of alkali metal halides // Elektrokhimiya. 1993.29. 11. С. 1301−1305. [In Russian]
  12. Stepanov V.P., Dokashenko S.I., Kirillova E.V. Frequency dependence of potentials of minimum capacitance for electrodes of copper subgroup metals in alkali halide melts // Russ. J. Electrochem. 2012. 48. P. 1005–1010.
  13. Kirillova, E.V., Stepanov, V.P. A Potential-Induced Transformation in the Double Electrical Layer on the Rhenium Electrode in Alkali Chloride Melts // Materials. 2021. № 14(20). P. 6009.
  14. Kirillova E.V., Stepanov V. P. The оrdеr-disоrdеr phase transition in the adsorption layer at а gold electrode in molten alkali bromides // Current Topics in Electrochemistry. 2022. 249. P. 101–108.
  15. Kirillova E.V. Capacity and impedance of an iridium electrode in molten alkali metal chlorides // Rasplavy (Melts). 2023. 1. С. 68–77. [In Russian]
  16. Kirillova E.V. Capacitance and Impedance of an Iridium Electrode in Molten Alkaline Metal Bromides // Russian Metallurgy (Metally). 2024. № 4. P. 763–767.
  17. Iridium: compounds information // URL: https://www.webelements.com/iridium/compounds.html
  18. Magnussen O.M. Ordered Anion Adlayers on Metal Electrode Surfaces // Chem. Rev. 2002. 102. P. 679−725.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».