电化学课件-绪论

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1、电化学工程Electrochemicalengineering任课教师：傅杰化学工程与工艺教研室电化学工程联系方式办公室：环境学院314，化工教研室邮箱：fj@djtu.edu.cn办公电话：84106794手机：13591150775电化学工程化学vs.电化学化学：研究物质变化及其伴随现象的规律和关系，物质的量(浓度、摩尔)、变化的快慢(速度)、变化的程度(平衡)、变化的条件….电化学：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。相界面上伴随电子转移的化学变化电化学工程绪论电化学研究对象电化学科学的应用电化学发展历史电解质溶液电化学基本概念电化学工程电压电势

2、阳极阴极正极电势差电位电流负极电解质极化双电层电化学工程电化学研究对象不同的导电回路：电子导电回路ElectronicCircuit电解池ElectrolyticCell原电池GalvanicCell电化学工程电子导电回路凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的回路称之为电子导电回路。载流子：自由电子第一类导体：金属、合金、石墨、某些金属氧化物。电化学工程电解池回路电解池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。载流子：电子＋离子两类导体导电方式的转化是通过电极上的氧化还原反应电化学工程原电池回路原电池：将化学能转化为电能的装置。载流子：电子＋离子两类导体导

3、电方式的转化是通过电极上的氧化还原反应电化学工程阴阳极、正负极阳极(anode):发生氧化反应（失电子反应）的电极阴极(cathode):发生还原反应（得电子反应）的电极正极：电位较正的电极负极：电位较负的电极电解池：阳极为正极，阴极为负极原电池：阳极为负极，阴极为正极电化学工程两种导体第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。第二类导体电解质溶液熔融态电解质固体电解质电化学工程两种体系在电子导电回路中，各部分都是第一类导体组成，只

4、通过电子导电，电子可以跨越相界面做定向运动，而不发生化学变化。此种回路是电工和电子学研究对象在电解池和原电池中，两种导体串联，由电子和离子共同导电。电荷的连续流动是靠两类导体（电极/电解质）界面上，电子和离子间的电荷转移来实现，即氧化还原反应。这种体系叫做电化学体系，是电化学研究的对象伴随有电荷转移的反应叫做电化学反应。电化学工程电化学科学研究电子导电相（金属和半导体）和离子导电相之间的的界面上发生的各种界面效应，即伴有电现象发生的化学反应的学科。研究对象：第一类导体：物理学研究范畴第二类导体：电解质溶液理论，经典电化学两类导体的界面及其效应：现代电化学的主要内容。电化学工程电化学

5、科学的应用电化学科学电化学工业化学电源金属腐蚀与防护一次电池燃料电池二次电池电化学工程氯碱工业（离子膜法）+－精制饱和NaCl稀盐水Cl2H2NaOH溶液H2O含少量NaOHCl－Cl2H+OH－Na+阳离子交换膜电化学工程电解水电化学工程电镀电化学工程化学电源干电池酸性锌锰干电池:负极为锌筒，正极为MnO2和活性炭混合物，电解质溶液为NH4Cl和ZnCl2水溶液，加淀粉糊凝固，电极反应为Zn氧化和MnO2还原碱性锌锰干电池:负极为汞齐化的锌粉，正极为MnO2粉和炭粉混合物装在一个钢壳内，电解质溶液为KOH水溶液Zn+2MnO2+H2O－>Mn2O3+Zn(OH)2Zn+2MnO2

6、+H2O－>2MnOOH+ZnO电化学工程蓄电池铅酸蓄电池镍镉蓄电池银锌蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4<－>2PbSO4+2H2O2NiOOH+Cd+2H2O<－>2Ni(OH)2+Cd(OH)2Ag2O+Zn+H2O<－>Ag+Zn(OH)2锂电池：质量轻，Li/Li+标准电极电势最负，导电性和机械性能都很好以金属锂或锂合金作为负极，无机物或有机材料做正极锂

7、二硫化钼，锂

8、钒氧化物，锂

9、二氧化锰电化学工程燃料电池燃烧反应：化学能－>热能－>机械能－>电能燃料电池燃料在电池中氧化而产生电能燃料和氧化剂不断补充，产物不断排出燃料电池中的燃料和氧化剂都是由外部供给，理论上电池的电极

10、不消耗只要连续供给燃料和氧化剂，电池就可以连续对外放电燃料电池所发生的电化学反应实质上就是燃料的燃烧反应电化学工程质子交换膜燃料电池阳极阴极H2→2H++2e-1/2O2+2H++2e-→H2O电化学工程金属的腐蚀与防护-ne-被氧化金属腐蚀的实质金属原子金属阳离子电化学工程电化学发展史1791年伽伐尼发表了金属能使蛙腿肌肉抽缩的“动物电”现象，一般认为这是电化学的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基础上发明了用锌片和铜片夹浸了硫酸的毛呢组成的“电堆”，即现今所谓“伏