电化学原理考题.pdf

ibalog 其适应的范围是大电流密度下的电化学极化大电流密度下的电化学极化 巴持勒巴持勒 伏尔摩方程指明了电化学极化时的伏尔摩方程指明了电化学极化时的过电位过电位 可可 称为电化学过电位称为电化学过电位 的大小取决于的大小取决于外电流密度外电流密度和和交换电交换电 流密度流密度的的相对大小相对大小 当外电流密度一定时当外电流密度一定时 交换电流密度越大的电极反应交换电流密度越大的电极反应 其过电位越小其过电位越小 而相对于一定的交换电流密度而言而相对于一定的交换电流密度而言 则则 外电流密度越大时外电流密度越大时 过电位也越大过电位也越大 巴特勒 伏尔摩方程巴特勒 伏尔摩方程 所以所以 我们可以把依赖于电极反应本性我们可以把依赖于电极反应本性 反应了电极反应进行反应了电极反应进行 难易程度的难易程度的交换电流密度交换电流密度看作是看作是决定过电位大小决定过电位大小或或产生电极极化产生电极极化的的 内因内因 而外电流密度而外电流密度则是决定过电位大小或产生极化的则是决定过电位大小或产生极化的外因外因 条件条件 内因内因 j0 0 和条件和条件 j 中任何一方面的变化都会导致过电位的改变中任何一方面的变化都会导致过电位的改变 多电子转移步骤是由一系列单电子转移步骤串联组成 电极 溶液界面的双电层是由紧密层和分散层串联组成的 1 0 实际只有在实际只有在电极表面电荷密度很大电极表面电荷密度很大 和和溶液浓度较高溶液浓度较高时 双电层才近似于紧密层时 双电层才近似于紧密层 结构而无分散层 结构而无分散层 1电位才趋向于电位才趋向于0 稀溶液中 尤其是电极电位稀溶液中 尤其是电极电位接近于零电荷电接近于零电荷电 位位和发生和发生表面活性物质特性吸附表面活性物质特性吸附时 时 1 电电 位随位随电极电位电极电位改变相当明显 改变相当明显 1 电位的变化实质上是双电层结构以及双电位的变化实质上是双电层结构以及双 电层中电位分布的变化造成的 这种效应称电层中电位分布的变化造成的 这种效应称 为为 1效应效应 混合控制下的极化曲线混合控制下的极化曲线 AB段 段 为主为主 BC段 段 两种因素同时存在两种因素同时存在 CD段 段 为主为主 2 1 2 1 0 d j 2 1 d j j D C B A 扩散控制扩散控制 dc jj1 0 电 dc jj9 0 1 0 dc jj9 0 浓 三三 电化学极化规律与浓差极化规律的比较电化学极化规律与浓差极化规律的比较 动力学性质 浓差极化 电化学极化 极化规律 搅拌的影响 无影响 双电层结构 的影响 无影响 有影响 电极材料及 表面状态 无影响 影响显著 电极真实面 积的影响 与表观面积称正比 与 真实面积无关 正比于电极真实 面积 i iid log d d i ii log jbalog 搅拌速度 iid j 第九章 金属的电沉积过程 一一 基本历程基本历程 液相传质液相传质 前置转化前置转化 电荷传递电荷传递 电结晶电结晶 二 金属电沉积过程的特点 阴极过电位是电沉积过程进行的动力 阴极过电位是电沉积过程进行的动力 双电层的结构 特别是粒子在紧密层中的吸附对双电层的结构 特别是粒子在紧密层中的吸附对 电沉积过程有明显影响 电沉积过程有明显影响 沉积层的结构 性能与电结晶过程中新晶粒的生沉积层的结构 性能与电结晶过程中新晶粒的生 长方式和过程密切相关 同时与电极表面 基体长方式和过程密切相关 同时与电极表面 基体 金属表面 的结晶状态密切相关 金属表面 的结晶状态密切相关 金属离子从水溶液中阴极还原的可能性金属离子从水溶液中阴极还原的可能性 满足上式金属离子才能从水溶液中还原满足上式金属离子才能从水溶液中还原 平 第三节 金属电结晶过程 金属电结晶的形式金属电结晶的形式 阴极还原的新生态吸附原子聚集形成晶核 晶核阴极还原的新生态吸附原子聚集形成晶核 晶核 长大称晶体 长大称晶体 新生态吸附原子在电极表面扩散 达到某一位置新生态吸附原子在电极表面扩散 达到某一位置 并进入晶核 在原有金属的晶格上延续生长 并进入晶核 在原有金属的晶格上延续生长 盐溶液中结晶过程 过饱和度越大 结晶出来的晶粒越小 过饱和度越大 结晶出来的晶粒越小 过饱和度越小 结晶出来的晶粒越大 过饱和度越小 结晶出来的晶粒越大 在一定过饱和度的溶液中 能继续长大的晶核必在一定过饱和度的溶液中 能继续长大的晶核必 须具有一定大小的尺寸须具有一定大小的尺寸 电结晶形核过程规律 电结晶时形成晶核要消耗电能 所以平衡电位电结晶时形成晶核要消耗电能 所以平衡电位 下不能形成晶核 只有达到一定的阴极极化值下不能形成晶核 只有达到一定的阴极极化值 时 析出电位 才能形核 时 析出电位 才能形核 过电位的大小决定电结晶层的粗细程度 过电位的大小决定电结晶层的粗细程度 第十二章 燃料电池 燃料电池的特点燃料电池的特点 燃料电池的能量转换效率高 不受卡诺效率限制 清洁 环保 燃料电池不需要锅炉 汽轮机等大型设备 没有SO x NO x气体和固体粉尘的排放 可靠性和操作性良好 噪声低 所用燃料广泛 占地面积小 建厂具有很大灵活性 燃料电池 是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能 直接转化为电能的装置 电极本身不是储能物质 只是一种催化剂 燃料电池的基本组成 燃料电池的基本组成 阳极 阴极 电解质和 外电路 燃料电池中的电解质有不同的种类 图10 3 燃料电池的基本单元 52 1 氢气在阳极催化剂的作用下 发生下列阳极反应 2 氢离子穿过电解质到达阴极 电子则通过外电路及负 载也达到阴极 在阴极催化剂的作用下 生成水反应式为 3 综合起来 氢氧燃料电池中总的电池反应为 伴随着电池反应 电池向外输出电能 只要保持氢气和氧气的供给 该燃料电池就会连续不断地产生电能 eHH22 2 OHOeH 22 2 1 22 OHOH 222 22 燃料电池的工作原理 以氢氧磷酸型电池为例 53 燃料电池可依据其工作温度 所用燃料的种类和电解质 类型进行分类 按照工作温度 燃料电池可分为高 中 低温 型三类 按燃料来源 燃料电池可分为直接式燃料电池 如直接甲醇燃 料电池 间接式燃料电池 如甲醇通过重