Resumo: A conexão entre a resposta obtida pela espectroscopia de impedância, nos termos do modelo difusivo anômalo Poisson-Nernst-Planck (PNPA) e dos circuitos equivalentes, que contém elementos de fase constante (CPEs), é estabelecida para uma célula eletrolítica. Na presença de uma corrente elétrica, este dispositivo direciona uma reação não espontânea (eletrólise) para promover a condução iônica através da célula, tendo grande importância industrial na separação de íons, como a produção de alumínio. A análise é feita no limite de baixa frequência para evidenciar os efeitos de superfície, explorando a maneira pela qual os mesmos são conectados devido `a presença dos CPEs no circuito. Mostra-se que, dependendo da escolha do circuito equivalente, a ação desses elementos pode ser a mesma obtida através das condições de contorno íntegro-diferenciais que descrevem processos difusivos anômalos. Para isso, a resposta elétrica de uma célula eletrolítica, na qual a difusão dos íons da amostra é governada por uma equação de difusão fracionária de ordem distribuída, é analisada, além da teoria e conceitos fundamentais sobre a espectroscopia de impedância e o modelo difusivo usual Poisson-Nernst-Planck (PNP)
Abstract: A connection between the impedance spectroscopy response of an anomalous Poisson-Nernst-Planck (PNPA) diffusional model and of equivalent circuits containing constant phase elements (CPEs) is established for a typical electrolytic cell. In the presence of an electrical current, this device directs a nonspontaneous reaction (electrolysis) to promote the ionic conduction through the cell, with considerable industrial importance as the aluminum production. The analysis is carried out in the limit of low frequency in order to highlight the surface effects and to explore how they can be connected to the presence of CPEs in the circuit. It shows that, depending on the choice of the equivalent circuit, the action of these elements can be the same as the one obtained using integro-differential boundary conditions to describe anomalous diffusive process. The electrical response of an electrolytic cell in which the diffusion of mobile ions in the bulk is governed by a fractional diffusion equation of distributed order is analyzed, besides the theory and fundamentals concepts of impedance spectroscopy and theusual Poisson-Nernst-Planck (PNP) diffusional model |
