2011第03讲极化曲线测量与应用.ppt

《2011第03讲极化曲线测量与应用.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、§2.4阶跃法与慢扫描法测定稳态极化曲线§2.5稳态极化曲线的形状与应用§2.6旋转电极及其应用第二章稳态研究方法2.4.1阶跃法§2.4阶跃法与慢扫描法测定稳态极化曲线包括恒电流阶跃法、恒电位阶跃法。逐点控制测量极化电流（或极化电位），对应测定电极过程进入稳态情况下极化电位（或极化电流）。1.实验注意事项①时间间隔0.5~10min②阶跃值恒流法：0.5~10mA；恒电位法：5~100mV；③重现性重现性差，重复多次求平均值（时间间隔、阶跃值保持一致）。实验电路如下：2.4.1阶跃法R1、R2、R3：R池>1000采用恒电流法逐点手动测定极化曲线的电路示意图包括恒电流慢

2、扫描法、恒电位慢扫描法。2.4.2慢扫描法利用慢速线性扫描电压，控制恒电位（流）仪，通过恒电位（流）仪控制研究电极按线性规律变化，同时测极化电流（位）。如下图所示，电极稳态的建立需要一定的时间，对于不同的体系达到稳态所需的时间不同。因此，扫描速度不同，得到的结果就不一样。1.实验注意事项2.4.2慢扫描法①慢扫描慢到电极过程进入稳态；②适于比较试验；相同扫速下，测试极化曲线如右图所示：③确定适宜的扫速，针对电极体系；④仪器响应速度高。扫描是给定方式，恒是控制方式。2.实验电路：P392.4.2慢扫描法线性电位扫描实验电路如下图所示，在恒电位仪上接2个纯电阻，看是否符合欧姆定律，

3、符合则该恒电位仪性能就好，不符合则其性能较差。如果R1=R2=1，，则。1.方法一2.4.3恒电位仪的评价2.方法二2.5.1一般形式锂离子电池：§2.5稳态极化曲线的形状与应用①线性极化区；②Tafel区；③极限扩散区。答：(1)OC段：电化学控制步骤，其中OA段：线性极化区，；AB段：弱极化区，介于线性极化与Tafel区之间；BC段：Tafel区，；CD段：为混合控制步骤，；DE段：为扩散控制步骤，。(2)曲线变化情况如图中虚线所示。由于对溶液进行搅拌，对原电化学控制的电位区间无影响，只改变扩散步骤作为控制步骤的电极过程。例：实验测得某一金属电沉积过程的稳态阴极极化曲

4、线如下图所示，请回答：(1)说明图中各段的控制步骤；(2)当对溶液加强搅拌时，在图中画出曲线的变化情况，说明变化的原因，你从中得到哪些启示？2.5.1一般形式①确定化学电源的限制电极与非限制电极；如右图所示，“+”为限制电极，“-”为非限制电极。在电池中的应用2.5.2极化曲线的应用②选择配方；B比A好。③选择添加剂。②选择阳极面积①镀液配方选择2.在电镀工艺中的应用S2>S1，I致钝↑。3.在电解中的应用如何降低槽压？利用斜率可求出表观传递系数α和β，两条直线外推到交点，交点的横坐标即为，相应的纵坐标为，即对应于平衡电势Eeq，对于腐蚀金属电极，。用作图，即得Tafel直线

5、，阴极极化、阳极极化斜率为：阴极极化：阳极极化：①Tafel直线外推法测i0（或icorr），强极化区4.求电化学参数当i>>i0时，即电极处于强极化区时由上式可知，平衡电位附近的线性极化曲线是一条直线，由直线的斜率可求极化电阻，根据，如下图所示：②线性极化法测极化电阻或电荷传递电阻、电化学反应电阻Rct及交换电流密度i0（平衡电位附近，弱极化区）4.求电化学参数③弱极化(强极化与线性极化之间)4.求电化学参数由于强极化对电极体系扰动太大，而线性极化法由于近似处理带来的误差较大，弱极化区的测量，可以从极化值正、负几十毫伏范围内的数据同时求得i0、αn和βn，对被测体系的扰动小

6、且结果精确，故引起了电化学工作者研究的关注。③弱极化(强极化与线性极化之间)4.求电化学参数在弱极化条件下，对Bulter-Volmer公式：(1)变形得：(2)将式(2)两边取对数得(3)(4)为一直线，由直线的截距可求算i0、由直线的斜率可得到表观传递系数α和β。由式(4)有2.6.1旋转电极的结构及流体力学特性1.旋转电极的分类与结构§2.6旋转电极及其应用②结构；①分类；旋转圆盘电极：旋转圆环电极：2.旋转电极的特点与优点2.与静止电极相比的特点①②③④旋转电极表面处扩散层厚度一致电流电位分布一致扩散层的厚度可控制与测量可用于快速反应的速度常数测定，动力学上限10-3~

7、10-4cm/s⑤重现性好4.研究中间过程5.工艺中应用，选择整平剂1.测定扩散过程的参数，D、CO2.测定电化学参数3.测定反应级数3.旋转电极的应用圆柱坐标系统4.旋转电极的流体力学特征其中：υr：径向流速（离心力的作用）；υz：轴向流速（压力差作用）；υФ：切向流速（粘滞作用）。υr、υz、υФ与离开旋转轴的径向距离r的关系2.t=0，C=C01.x→∞，C=C0边界条件：2.6.2极限电流公式，δ只与转速有关。式中：D：反应物的扩散系数，cm2/s；υ：溶液的动力粘度：液体以1cm/