實(shí)驗(yàn)2穩(wěn)態(tài)恒流法陰極極化曲線的測(cè)量

1、.實(shí)驗(yàn)二穩(wěn)態(tài)恒流法陰極極化曲線的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解并掌握經(jīng)典恒電流法測(cè)量穩(wěn)態(tài)陰極極化曲線的基本原理和測(cè)量技術(shù)。2.測(cè)定鋅電極在堿性溶液中的陰極極化曲線。3. 熟知陰極極化曲線的應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)原理恒電流法是控制電流密度使其依次恒定在不同的數(shù)值，同時(shí)測(cè)定相應(yīng)的穩(wěn)定電極電位值，然后把測(cè)得的一系列電流密度和電極電位繪成曲線，就是恒流穩(wěn)態(tài)極化曲線。在此情況下，電流密度是自變量，極化曲線表示表示電極電位和電流密度之間的函數(shù)關(guān)系： =f(i )。在恒電流極化中，電流的恒定可用兩種方法來實(shí)現(xiàn)：一種是恒電流儀，它通過電子線路的反饋?zhàn)饔米詣?dòng)調(diào)整，使電流維持穩(wěn)定。另一種是經(jīng)典恒電流法，即利用高壓直流電源串聯(lián)一組

2、高電阻來維持電流恒定。本實(shí)驗(yàn)采用高壓高阻法恒流。由于電解池的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外線路中串聯(lián)的限流電阻，所以在測(cè)量過程中由于電極極化、鈍化等原因引起電解池的阻抗變化或電路中接觸點(diǎn)電阻的變化相對(duì)于限流電阻而言是微不足道的，因此，它引起的電流變化可以忽略不計(jì)，達(dá)到恒定電流的目的。與控制電位法相比，控制電流法所用儀器簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)用較早。但控制電流法只適用于測(cè)量單值函數(shù)的穩(wěn)態(tài)極化曲線，即一個(gè)電流密度值對(duì)應(yīng)于一個(gè)電極電位值。一個(gè)電流密度對(duì)應(yīng)幾個(gè)電極電位值時(shí)必須采用控制電位法才能測(cè)得一條完整的極化曲線。采用恒電流法測(cè)量極化曲線時(shí)，在每一個(gè)給定的電流密度下，讀取相應(yīng)的電極電位值。但由于種種原因，在給定電流

3、后，電流不能立即達(dá)到穩(wěn)態(tài)，即電極電位還將隨時(shí)間發(fā)生變化。不同的電極體系，電位趨于穩(wěn)定所需要的時(shí)間也不同。那么，在實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)該怎樣來讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呢？大家知道，所謂穩(wěn)態(tài)是相對(duì)于暫態(tài)而言的，絕對(duì)的穩(wěn)態(tài)是不存在的，暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)的劃分是以物理量變化是否顯著為標(biāo)準(zhǔn)，這種劃分也是相對(duì)的， 因?yàn)槠溥€與采用儀器的靈敏度及觀察的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。 所以，在實(shí)際測(cè)量中，往往電位接近穩(wěn)定時(shí)（即 13分鐘內(nèi)讀數(shù)無大變化）就讀取電位值，或者硬性規(guī)定時(shí)間間隔，給定電流后停一定時(shí)間（如3、5或10分鐘）測(cè)取電位值。1 / 3.顯然，這種測(cè)得的極化曲線并非穩(wěn)態(tài)，而只是接近于穩(wěn)態(tài)，是“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài) ”。在穩(wěn)態(tài)情況下， 極化曲線表示電極反應(yīng)

4、速度（即電流密度） 與電極電位的關(guān)系。極化曲線是研究電極過程動(dòng)力學(xué)最基本最重要的方法。利用極化曲線可以測(cè)量電極電極反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如交換電流密度i? ，傳遞系數(shù) 或，還可以研究電極反應(yīng)機(jī)理。此外，極化曲線在應(yīng)用電化學(xué)如電解、電鍍、化學(xué)電源和金屬腐蝕等方面得到廣泛應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)測(cè)量鋅電極在 1 mol/L KOH 溶液中的極化曲線。電極反應(yīng)：陰極（ Zn電極）： 2HO + 2e- 2OH+ H ；22陽極（ Zn電極）： 2OH H O +1/2O + 2e-22圖3-1 為鋅電極在堿性溶液中的陰極極化曲線，I、II 、III 區(qū)分別對(duì)應(yīng)弱極化區(qū)、Tafel極化區(qū)和析氫區(qū)，電極過程為電化學(xué)控制

5、。圖 3-1鋅電極在堿性溶液中陰極極化曲線三、儀器和測(cè)量體系儀器：電化學(xué)工作站一臺(tái)，電解池1套，導(dǎo)線，魯金毛細(xì)管。測(cè)量體系：研究電極： Zn電極（直徑 3mm，純度 99.95%），輔助電極：鋅電極，參比電極：氧化汞電極，電解液：1 mol/L KOH 溶液。實(shí)驗(yàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)氧化汞電極（天津艾達(dá)恒晟科技發(fā)展有限公司）參數(shù)如表3-1所示，所以其電極電位? =0.098 1.12 ×10-4 (t25)/(V) 。表 3-1標(biāo)準(zhǔn)氧化汞電極結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)電極電極結(jié)構(gòu)25電極電位 ( V )溫度系數(shù) (mV/dec)使用介質(zhì)氧化汞電極Hg/HgO/KOH ( a=1)0.098 1.12堿性四、實(shí)驗(yàn)步驟2