材料電化學(xué)的測(cè)量方法.

1、材料電化學(xué)指導(dǎo)老師：趙明指導(dǎo)老師：趙明 作品講解：李佳潼作品講解：李佳潼Part理論介紹第一章one 電化學(xué)測(cè)量方法有哪些？電化學(xué)測(cè)量方法有哪些？第一類：電化學(xué)第一類：電化學(xué)熱力學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量方法性質(zhì)的測(cè)量方法11。第二類：?jiǎn)渭円揽侩姌O第二類：?jiǎn)渭円揽侩姌O電勢(shì)電勢(shì)、極化、極化電流電流的控的控 制和測(cè)量進(jìn)行動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量制和測(cè)量進(jìn)行動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的測(cè)量22。第三類：在電極電勢(shì)、極化電流的控制和測(cè)第三類：在電極電勢(shì)、極化電流的控制和測(cè) 量的同時(shí)引入量的同時(shí)引入光譜波譜光譜波譜技術(shù)、掃技術(shù)、掃 描探針顯微技術(shù)的體系電化學(xué)性描探針顯微技術(shù)的體系電化學(xué)性 質(zhì)測(cè)量方法質(zhì)測(cè)量方法33。1.鋰離子電池的熱電

2、化學(xué)研究及其電極材料的計(jì)算與模擬_宋劉斌2.埋地管道陰極保護(hù)電位參數(shù)及電位測(cè)試技術(shù)研究_黃騰飛3.在光波_超聲波作用下對(duì)奧氏體和鐵素體不銹鋼鈍化膜電化學(xué)性能的研究_高磊 2.2.埋地管道陰極保護(hù)電位參數(shù)及電位測(cè)試技術(shù)研埋地管道陰極保護(hù)電位參數(shù)及電位測(cè)試技術(shù)研究究_ _黃騰飛黃騰飛 通過(guò)電化學(xué)測(cè)量技術(shù)對(duì)土壤的腐蝕性進(jìn)行了評(píng)價(jià),并研究了16Mn鋼在土壤中的陰極極化行為。1.1.鋰離子電池的熱電化學(xué)研究及其電極材料的計(jì)鋰離子電池的熱電化學(xué)研究及其電極材料的計(jì)算與模擬算與模擬_ _宋劉斌宋劉斌采用電化學(xué)-量熱聯(lián)用技術(shù)系統(tǒng)地研究以LiFeP04和LiMn204為正極材料的鋰離子電池在不同溫度和倍率下充放

3、電過(guò)程中的熱電化學(xué)行為。3.3.在光波、超聲波作用下對(duì)奧氏體和鐵素體不銹鋼在光波、超聲波作用下對(duì)奧氏體和鐵素體不銹鋼鈍化膜電化學(xué)性能的研究鈍化膜電化學(xué)性能的研究. .高磊高磊 本論文以腐蝕電化學(xué)原理及半導(dǎo)體理論為基礎(chǔ)，主要使用動(dòng)電位極化曲線、交流阻抗譜(EIS)和電容電位法(Mott-Schottky)等電化學(xué)研究方法，對(duì)SUS304 奧氏體不銹鋼與 SUS430 鐵素體不銹鋼鈍化膜在超聲波與光照條件下的腐蝕性能與半導(dǎo)體性質(zhì)進(jìn)行了研究，最后還考察了溫度對(duì)這兩種不銹鋼鈍化膜性能的影響。幾種測(cè)量金屬腐蝕的方法4陽(yáng)極電位法對(duì)銹蝕作定性判斷線性極化法快速測(cè)量銹蝕速度交流阻抗法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的有關(guān)信息,包括

4、反應(yīng)阻抗、雙電層電容和擴(kuò)散過(guò)程特征等4.張?jiān)粕?張震雷.混凝土中鋼筋銹蝕電化學(xué)測(cè)量方法的介紹.浙江大學(xué)：材料保護(hù).2005.9a.混凝土中鋼筋的線性極化曲線線性極化曲線示意圖 b.鋼筋的交流阻抗交流阻抗測(cè)試示意圖要控制哪些參數(shù)呢？要控制哪些參數(shù)呢？電極電勢(shì)的測(cè)量和控制電勢(shì)電流的測(cè)量和控制電流什么是什么是穩(wěn)態(tài)？穩(wěn)態(tài)？穩(wěn)態(tài)不等于平衡態(tài)，平衡態(tài)只是穩(wěn)態(tài)的一個(gè)特例，穩(wěn)態(tài)時(shí)電極反應(yīng)仍以一定的速度進(jìn)行，只不過(guò)是各變量(電流、電壓)不隨時(shí)間變化而已，而電極體系處于平衡態(tài)時(shí)，凈反應(yīng)速度為零。絕對(duì)不變的電極狀態(tài)是不存在的，所以絕對(duì)不變的穩(wěn)態(tài)是不存在的。穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)是相對(duì)的。 穩(wěn)態(tài)的測(cè)量方法有？穩(wěn)態(tài)的測(cè)量方法有？恒

5、電勢(shì)穩(wěn)態(tài)恒電勢(shì)穩(wěn)態(tài)測(cè)量測(cè)量恒電流穩(wěn)態(tài)恒電流穩(wěn)態(tài)測(cè)量測(cè)量恒電勢(shì)穩(wěn)態(tài)測(cè)量恒電勢(shì)穩(wěn)態(tài)測(cè)量：在恒電位儀的保證下，控制研究電極的電位按照一定的規(guī)律變化，不受電極系統(tǒng)阻抗關(guān)系的影響，同時(shí)測(cè)量相應(yīng)電流的方法。 恒電流穩(wěn)態(tài)測(cè)量恒電流穩(wěn)態(tài)測(cè)量：在恒電流電路或恒電流儀的保證下，控制通過(guò)研究電極的極化電流按照一定的規(guī)律變化，不受電解池阻抗變化的影響，同時(shí)測(cè)量每個(gè)外測(cè)電流密度下的電位穩(wěn)定值方法。（不隨t變化）小小 結(jié)結(jié)恒電流法和恒電位法的選擇根據(jù)具體情況而定，對(duì)于單調(diào)函數(shù)恒電流法和恒電位法的選擇根據(jù)具體情況而定，對(duì)于單調(diào)函數(shù)的極化曲線，即一個(gè)電流密度對(duì)應(yīng)一個(gè)電位，或一個(gè)電位只對(duì)的極化曲線，即一個(gè)電流密度對(duì)應(yīng)一個(gè)電位，

6、或一個(gè)電位只對(duì)應(yīng)一個(gè)電流密度的情況，兩種方法得到同樣的穩(wěn)態(tài)極化曲線。應(yīng)一個(gè)電流密度的情況，兩種方法得到同樣的穩(wěn)態(tài)極化曲線。對(duì)于極化曲線中有電流極大值時(shí)，只能采用恒電位法。反之，對(duì)于極化曲線中有電流極大值時(shí)，只能采用恒電位法。反之，只能采用恒電流法。只能采用恒電流法。說(shuō)個(gè)例子吧？例如：測(cè)定具有陽(yáng)極鈍化行為的陽(yáng)極極化曲線，由于其具有S形，對(duì)應(yīng)一個(gè)電流有幾個(gè)電位值，采用恒電流方法，只能測(cè)得正程ABEF，返程FEDA，不能測(cè)得真實(shí)完整的極化曲線，需要采用恒電勢(shì)方法。 反之，如果極化曲線有電勢(shì)極大值，只能選擇恒電流方法。實(shí)質(zhì)：就是選擇自變量，使得在每一個(gè)自變量下，只有一個(gè)函數(shù)值。什么是暫態(tài)什么是暫態(tài)？暫

7、態(tài)是相對(duì)于穩(wěn)態(tài)而言的。當(dāng)極化條件改變是時(shí)，電極會(huì)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)像另一個(gè)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，期間要經(jīng)歷一個(gè)不穩(wěn)定的、變化的過(guò)渡階段，這一階段稱為暫態(tài)。暫態(tài)過(guò)程的特點(diǎn)：暫態(tài)過(guò)程具有暫態(tài)電流，既雙電層充電電流ic。暫態(tài)過(guò)程中，極化電流包括兩部分，一部分用于雙電層充電，稱為雙電層充電電流；另一部分用于進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，稱為法拉第電流。當(dāng)擴(kuò)散傳質(zhì)過(guò)程處于暫態(tài)時(shí)，電極溶液界面附近的擴(kuò)散層內(nèi)反應(yīng)物和產(chǎn)物粒子的濃度不僅是空間位置的函數(shù)，而且是時(shí)間的函數(shù)。暫態(tài)測(cè)量的方式暫態(tài)測(cè)量的方式按控制方式分： 控制電流法 控制電位法按極化波形分： 階躍法 方波法 線性掃描法 交流阻抗法1. 1.電流階躍法電流階躍法 2. 2.斷電流法斷電

8、流法3. 3.方波電流法方波電流法 4. 4.雙脈沖電流雙脈沖電流法法對(duì)稱方波：t1=t2，i1=i2一般要求i1i2，t1很?。?.51s），該方法可以提K=10cm/sM=Kit暫態(tài)測(cè)量可以應(yīng)用在？暫態(tài)測(cè)量可以應(yīng)用在？1、研究電極表面的覆蓋度2、反應(yīng)物來(lái)源的判斷3、研究氫在Pt電極上的析出機(jī)理Part參文分析第二章two海水中銹層覆蓋碳鋼的腐蝕電化學(xué)行為海水中銹層覆蓋碳鋼的腐蝕電化學(xué)行為研究研究 鄒研鄒研.中國(guó)海洋大學(xué)中國(guó)海洋大學(xué).2010.6本文采用失重法和多種電化學(xué)方法(包括極化曲線、線性極化法、電化學(xué)阻抗技術(shù)和恒電位階躍法)研究了碳鋼在靜態(tài)海水和動(dòng)態(tài)海水中的長(zhǎng)期腐蝕規(guī)律。 海洋腐蝕檢

9、測(cè)中應(yīng)用的電化學(xué)測(cè)量海洋腐蝕檢測(cè)中應(yīng)用的電化學(xué)測(cè)量電化學(xué)測(cè)定腐蝕速度的方法可以分為電化學(xué)測(cè)定腐蝕速度的方法可以分為穩(wěn)態(tài)測(cè)量、暫態(tài)測(cè)量穩(wěn)態(tài)測(cè)量、暫態(tài)測(cè)量和和電化學(xué)阻電化學(xué)阻抗法抗法等。等。常用的穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法有常用的穩(wěn)態(tài)測(cè)量方法有線性極化電阻法線性極化電阻法, ,弱極化法弱極化法和和強(qiáng)極化法強(qiáng)極化法。常用的暫態(tài)測(cè)試方法有暫態(tài)常用的暫態(tài)測(cè)試方法有暫態(tài)線性極化技術(shù)線性極化技術(shù)、恒電流階躍法恒電流階躍法、恒電位階恒電位階躍法、恒電量法躍法、恒電量法等。等。腐蝕行為測(cè)定的電化學(xué)方法腐蝕行為測(cè)定的電化學(xué)方法 (1) (1)電化學(xué)阻抗測(cè)試電化學(xué)阻抗測(cè)試 (2) (2)恒電位階躍測(cè)試恒電位階躍測(cè)試 (3) (3

10、)線性極化測(cè)試線性極化測(cè)試 (4) (4)極化曲線測(cè)試極化曲線測(cè)試Fig1.碳鋼在靜態(tài)海水中不同浸泡周期碳鋼的極化曲線 隨著浸泡時(shí)間的增加隨著浸泡時(shí)間的增加, ,自腐蝕電位逐漸正移自腐蝕電位逐漸正移,4 ,4周以后自腐蝕電位開始變化周以后自腐蝕電位開始變化比較緩慢并逐漸穩(wěn)定比較緩慢并逐漸穩(wěn)定 陽(yáng)極反應(yīng)速度和斜率基本不變表明銹層對(duì)陽(yáng)極過(guò)程的陽(yáng)極反應(yīng)速度和斜率基本不變表明銹層對(duì)陽(yáng)極過(guò)程的影響不大影響不大, ,銹層下陽(yáng)極過(guò)程仍然是鐵溶解反應(yīng)銹層下陽(yáng)極過(guò)程仍然是鐵溶解反應(yīng) 但是但是, ,銹層對(duì)陰極過(guò)程有較大影銹層對(duì)陰極過(guò)程有較大影響響 相比之下相比之下,8 ,8周前的陰極行為變化很小周前的陰極行為變化

11、很小, ,從從8 8周開始陰極極限電流平臺(tái)和陰極周開始陰極極限電流平臺(tái)和陰極反應(yīng)速度逐漸增加反應(yīng)速度逐漸增加,Tafel,Tafel斜率逐漸減小斜率逐漸減小 。（塔菲爾斜率表示電化學(xué)反應(yīng)容易。（塔菲爾斜率表示電化學(xué)反應(yīng)容易程度，斜率越小表示越容易發(fā)生）程度，斜率越小表示越容易發(fā)生） 隨著浸泡時(shí)間的增加隨著浸泡時(shí)間的增加, ,陰極和陽(yáng)極的陰極和陽(yáng)極的TafelTafel斜率基本上變化不大斜率基本上變化不大, ,表明陰表明陰極和陽(yáng)極的反應(yīng)機(jī)理隨著時(shí)間的增加沒有發(fā)生變化極和陽(yáng)極的反應(yīng)機(jī)理隨著時(shí)間的增加沒有發(fā)生變化, ,但是陰極電流卻是逐但是陰極電流卻是逐漸增大的漸增大的, ,陰極反應(yīng)速度逐漸增加陰極

12、反應(yīng)速度逐漸增加, ,腐蝕電流密度隨之增大腐蝕電流密度隨之增大 而在靜態(tài)海水而在靜態(tài)海水中中, ,陰極陰極TafelTafel斜率一直發(fā)生變化斜率一直發(fā)生變化, ,這是兩者的不同之處這是兩者的不同之處 。Fig2.在動(dòng)態(tài)海水中不同浸泡周期碳鋼的極化曲線結(jié)結(jié) 論論（1 1）短期浸泡）短期浸泡, ,失重法與電化學(xué)方法計(jì)算的碳鋼的腐蝕規(guī)律變化趨勢(shì)一失重法與電化學(xué)方法計(jì)算的碳鋼的腐蝕規(guī)律變化趨勢(shì)一致致, ,腐蝕速度逐漸減小并且數(shù)值相近腐蝕速度逐漸減小并且數(shù)值相近, ,這個(gè)階段電化學(xué)方法測(cè)定的腐蝕速度這個(gè)階段電化學(xué)方法測(cè)定的腐蝕速度是可靠的是可靠的 。（2 2）長(zhǎng)期浸泡兩種方法開始出現(xiàn)分歧）長(zhǎng)期浸泡兩種方法開始出現(xiàn)分歧, ,失重法計(jì)算的腐蝕速度仍然減小失重法計(jì)算的腐蝕速度仍然減小, ,電化學(xué)方法計(jì)算的腐蝕速度開始逐漸增大電化學(xué)方法計(jì)算的腐蝕速度開始逐漸增大 銹層越厚銹層越厚, ,偏差越大偏差越大 此時(shí)用電此時(shí)用電化學(xué)方法測(cè)定的較厚銹層碳鋼的腐蝕速度數(shù)據(jù)是不可靠的化學(xué)方法測(cè)定的較厚銹層碳鋼的腐蝕速度數(shù)據(jù)是不可靠的 時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)間越長(zhǎng), ,測(cè)測(cè)定結(jié)果越不可靠定結(jié)果越不可靠 。（3 3）在研究碳鋼的短期腐蝕行為時(shí)）在研究碳鋼的短期腐蝕行為時(shí), ,在各種電化學(xué)方法中在各種電化學(xué)方法中, ,線性極化法和線性極化法和電化學(xué)阻