Elettrodo a disco rotante
# Elettrodo a disco rotante

In elettrochimica un elettrodo a disco rotante è un particolare elettrodo di lavoro che durante lo svolgimento del metodo elettroanalitico ruota (a velocità angolare costante) rispetto all'analita. L'elettrodo a disco rotante è utilizzato nei sistemi a tre elettrodi (costituiti da: elettrodo di lavoro, elettrodo di riferimento e elettrodo ausiliario).

L'elettrodo a disco rotante è costituito da un disco di un conduttore di prima specie (in genere metallo nobile o carbonio vitreo) rivestito da un materiale polimerico (ad esempio Teflon). Tale disco viene fatto ruotare da un motore elettrico e il controllo sulla sua velocità di rotazione è particolarmente preciso.

Viene utilizzato per studi di cinetica elettrochimica in regime stazionario. Modificando la velocità di rotazione del disco è possibile modificare la velocità con cui i reagenti vengono trasportati verso l'elettrodo di lavoro e la velocità con cui i prodotti sono allontanati dall'elettrodo di lavoro.

## Regime fluidodinamico

Per un elettrodo a disco rotante il numero di Reynolds è pari a:

    $\mathrm {R_{e}} ={\frac {r_{0}^{2}\cdot \Omega }{\nu }}\$

in cui:

* $r_0$ è il raggio del disco dell'elettrodo a disco rotante;
* Ω è la velocità angolare in $rad⋅s^{-1};$
* ν è la viscosità cinematica dell'elettrolita (nel caso dell'acqua: $8,94⋅10^{-7}$ $m^2/s).$

Per un elettrodo a disco rotante si ha regime laminare nel caso in cui:

    $\mathrm {Re} \leqslant 1,7\cdot 10^{5}$ ;

mentre si ha regime turbolento nel caso in cui:

    $\mathrm {Re} \geqslant 3,5\cdot 10^{5}$.

## Trasporto di massa

Ad una rotazione di circa 60 Hz il regime è laminare e l'equazione di trasporto di massa è la seguente:

       ${\frac {\partial [C]}{\partial t}}=D\,{\frac {\partial ^{2}[C]}{\partial x^{2}}}-v_{x}{\frac {\partial [C]}{\partial x}}$

dove:

* $\,[C]$ rappresenta la concentrazione di reagente, espressa in $mol/m^3;$
* $\,t$ è il tempo, espresso in secondi;
* $\,D$ è il coefficiente di diffusione di materia, espresso in $m^2/s$
* x è la distanza dalla superficie dell'elettrodo.

Il primo termine dell'equazione precedente rappresenta il contributo diffusivo al trasporto di massa, mentre il secondo termine rappresenta il contributo convettivo al trasporto di massa.

