材料的电化学解说.ppt

4.2.6 电化学极化 电化学极化的概念 当电极上有净电流通过时，由于 ，故电极上的平衡状态受到了破坏，并会使电极电势或多或少地偏离平衡数值。这种情况就称为电极电势发生了“电化学极化”。 阳极极化 ----外电流为阳极极化电流时，其电极电位向正的方向移动; 阴极极化 ----外电流为阴极极化电流时, 其电极电位向负的方向移动; 二、过电位 为了明确表示由于极化使其电极电位偏离平衡电极电位的程度，把某一极化电流密度下的电极电位与其平衡电位之间的差值的绝对值称为该电极反应的过电位，以 表示。 阳极极化时，电极反应为阳极反应，过电位 阴极极化时，电极反应为阴极反应，过电位 电化学控制的电极反应来，其阳极过程电流密度 阴极过程的电流密度为: 过电位对 和 的影响 净阴极电流和净阳极电流密度 阴极 阳极 三、电化学极化的动力学公式 决定“电化学极化”数值的主要因素是净电流与交换电流的相对大小。 1. 在这种情况下，出现的超电势必然是很小的。 当 和 时，可以近似的改写为 若 很大，则电极上可以通过很大的净电流密度而电极电势改变很小。这种电极常称为“极化容量大”或“难极化电极”。 测量电极电势时用作“参比电极”的体系应或多或少地具有“不极化电极”的性质。 2. 由于 ， 中总有一项比 更大，因而只有在二者之一比 大得多时才可能满足。在这种情况下， ， 之间的差别必然是很大的。 四、 极化曲线的测量 4.3 电极反应的耦合与混合电位 一、平衡体系： 在电极表面上都只进行着一个电极反应的电极。 平衡的金属电极是不发生腐蚀的电极。 二、腐蚀体系与混合电位 在均相电极上同时相互耦合地进行着两个或两个以上电极反应的电极体系称为均相复合电极体系. 金属溶解速度可表示为： 氢析出速度可表示为： 金属自腐蚀电流密度 当这个均相的复合电极体系为一孤立电极时，体系中没有电荷的积累和欠缺，金属阳极氧化反应放出的电子恰好全部被氧化剂阴极还原反应所吸收，因而两个电极反应速度相等。 式中 称为金属自溶解电流密度或自腐蚀电流密度，简称腐蚀电流密度。 混合电位 在一个孤立电极上，同时以相等的速度进行着—个阳极反应和一个阴极反应的现象，叫做电极反应的耦合。 第四章 材料的电化学 参考书目 贾梦秋，杨文胜.《应用电化学》，高等教育出版社，2004年 郭鹤桐,覃奇贤. 《电化学教程》，天津大学出版社，2000年 郭炳焜，李新海，杨松青.《化学电源－电池原理及制造技术》，中南工业大学出版社，2000年 陈国华，王光信.《电化学方法应用》，化学工业出版社，2003年 主要内容 电化学发展的历史及在材料科学中的作用 平衡电极电位和电化学极化 电极反应的耦合与混合电位 电位-pH在金属材料防护上应用 金属的电化学保护 电化学在化学电源中的应用 电化学方法在材料制备中的应用 4.1 绪论 电化学是研究电能和化学能之间的相互转化及转化过程中有关规律的科学。 电化学作为一门科学在电化学实践，特别是化学电源、电镀、电冶金、电解工业、腐蚀与防护、电化学加工和电化学分析等工业部门得到了广泛应用。 近20年来，它在高新技术领域，如新能源、新材料、微电子技术、生物电化学等方面也扮演着十分重要角色。电化学的应用已远远超出化学领域，在国民经济的很多部门发挥了巨大的作用。 电化学诞生于18、19世纪。这门科学的诞生，是同意大利学者路易?伽伐尼和亚历山大?伏打的名字分不开的。 在1791年，伽伐尼从事青蛙生理功能的研究时，首先偶然构成了电化学电路。 1799年伏打(Volta)将锌片与铜片叠起来，中间用浸有的毛呢隔开，构成电堆。于是世界上出现了第一个化学能转变为电能的化学电源。 4.1.1 电化学的形成与发展 有了伏打电堆以后，为研究人员进行化学能和电能之间的转化研究提供了很大的可能性。 在1800年英国的尼克松和卡利苏利用伏打电堆来电解水溶液时发现两个电极上有气体析出。此后曾利用原电池进行了大量的电解(电能转变为化学能)工作。 俄罗斯学者别列罗夫在1803年建立了一个当时最强的化学电源后，发明了电弧。 在1807年戴维做了碱金属的制取工作，用电解法析出金属钾和钠。 电解水的第一次尝试 在伏打电堆出现后，对电流通过导体时发生的现象进行了两方面的研究： （1）在物理学方面的工作，于182