Diffusjonslag

Diffusjonslag, eller diffusjonslaget, er betegnelsen på området nær en elektrode hvor konsentrasjonen av elektroaktive arter endres som følge av at reaksjoner på elektroden enten forbruker eller danner disse artene. Utenfor dette laget holdes konsentrasjonen i bulkoppløsningen omtrent konstant. Diffusjonslaget oppstår når en strøm flyter gjennom elektroden og systemet må skaffe ny løsning med riktig konsentrasjon ved overflaten for å opprettholde reaksjonen.

I en planar og stillestående løsning vokser diffusjonslaget med tid, og tykkelsen er en funksjon av diffusjonskoeffisienten D og tiden t, ofte omtrent som en tilnærming δ ∝ sqrt(Dt). I motorisert eller rullende løsninger (for eksempel ved bruk av roterende skiveelektrode) begrenses diffusjonslaget derimot av hydrodynamiske forhold og blir en relativt konstant, eller svært langsomt voksende, grense som bestemmer den stabile begrensende nåværende tilstanden.

Diffusjonslagets tykkhet påvirker massotransporten betydelig. For diffusjonskontrollerte prosesser kan strømmen i stor grad beskrives som i ∼ nFAD(Cbulk − Coverflate)/δ, der n er antall elektroner, F faradays konstant, A elektrodeoverflate, og ΔC forskjellen mellom bulk og overflate. Diffusjonslaget er dermed sentralt for å forstå måledata i elektrokaniske eksperimenter og for å vurdere grensekrafter i elektrolyseprosesser.

Relaterte konsepter inkluderer konsentrasjonspolarisasjon og differensierte diffusionslag ved ulike geometrier, som mikroelektroder og roterende-elektroder, hvor kontroll av diffusjonslaget er viktig for sensor ytelse og reaksjonshastighet.