The ionic boundary layer relaxation in the problem of proton exchange
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2024-1-16-23Abstract
The article is devoted to the study of the behavior of proton exchange reaction products in a benzoic acid melt during its interaction with a lithium niobate crystal. During protonation, positively charged lithium ions and negatively charged benzoate ions got into the acid. After recombination, these ions formed lithium benzoate molecules. The diffusion and recombination processes were described using the equations of continuum mechanics: the Navier-Stokes equation for an incompressible fluid, the equations of electrostatics, and transport equations. The numerical solution of this system of equations shows that near the interphase, benzoate ions form a stationary boundary layer supported by the flux of ions from the side of the crystal. Lithium ions, due to greater mobility, filled the entire computational region. Due to differences in ion concentration distributions within the boundary layer, an electric field formed. However, the emerging inhomogeneities were not sufficient for the occurrence of large-scale convective transfer, therefore all fields were uniform along the interphase. The study simulates a situation in which, at a certain moment of time, the conditions promoting proton exchange cease to be met, and the indicated flow of ions from the crystal ceases, as a result of which a gradual disappearance of the boundary layer is observed. The article provides time evolutions of the concentration profiles of ions and lithium benzoate molecules and of the electric potential during this relaxation. The ions, like the electric field, disappear over time, while the lithium benzoate molecules tend to uniformly fill the entire region. The influence of the intensity of the initial ion flow on relaxation processes is shown.Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Bulletin of Perm University. Physics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.