電化學(xué)工程研究方法

1、穩(wěn)態(tài)極化曲線測量：一般采用三電極體系，采用慢速動(dòng)電流掃描或慢速動(dòng)電位掃描法。若有電流極大值，則必須用動(dòng)電位掃描。曲線類型：i~E,i~,i~log

慢掃描近穩(wěn)態(tài)條件下的測試可以防止電流或電位的遲后效應(yīng)，也能避免雙電層充電電流的影響。為了提高電位的測試精度，需要消除研究電極與參比電極之間的歐姆電位降，主要的方法有：采用魯金毛細(xì)管；(2)在儀器中加入歐姆電阻補(bǔ)償線路；(3)斷電流法四、電化學(xué)研究方法穩(wěn)態(tài)極化曲線的應(yīng)用i

鈍化區(qū)金屬（如鐵）在氧化性酸中的鈍化行為（1）確定電解質(zhì)和電極的電化學(xué)穩(wěn)定窗口；（2）確定活性離子的析出電位（用于電鍍和電化學(xué)反應(yīng)）；（3）求反應(yīng)電子數(shù)和電極反應(yīng)的交換電流i0；（4）研究電化學(xué)腐蝕和鈍化行為。2.循環(huán)伏安法

a

b

t

i

aEp在很低的掃描速度下，當(dāng)電極反應(yīng)可逆時(shí)，（1）相對應(yīng)的峰電流相等，反應(yīng)電量相等；（2）

Ep

＝2.3RT/nF循環(huán)伏安法的應(yīng)用研究電化學(xué)反應(yīng)的可逆性，尤其是二次電池的反應(yīng)可逆性和循環(huán)穩(wěn)定性；研究多電子反應(yīng)，求出反應(yīng)電子數(shù)；與恒電流法配合，研究電極反應(yīng)的相變化，例如，金屬Sn,石墨碳的多種含鋰化合物（LiC18,LiC12,LiC6)。3.交流阻抗法電池和電解池的等效電路CdZfRl實(shí)際的電化學(xué)系統(tǒng)中，法拉第阻抗包括反應(yīng)電阻Rr和濃差極化引起的Warburg阻抗Zw.ZfRlRwCwCdRw=

-0.5Cw=-0.5/=RT/[n2F2Co（2Do)0.5]RlRrB

Cd=1/

BRrZ'Z''實(shí)際的交流阻抗譜可能很復(fù)雜，表面鈍化，電極多孔結(jié)構(gòu)，電感效應(yīng)等都會有很大影響。主要用于研究界面電化學(xué)性質(zhì)，如表面鈍化行為，電極催化作用，電解質(zhì)與電極的相容性和界面穩(wěn)定性，也可用于測試電解質(zhì)電導(dǎo)率等。4.旋轉(zhuǎn)圓盤和環(huán)盤電極技術(shù)旋轉(zhuǎn)圓盤電極在高速旋轉(zhuǎn)條件下可以增強(qiáng)液體對流作用，減小界面附近的擴(kuò)散層厚度（滯流區(qū)）。旋轉(zhuǎn)圓盤電極的用途：（1）減輕濃差極化（擴(kuò)散控制）影響，研究電化學(xué)反應(yīng)；（2）利用流體力學(xué)關(guān)系，計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)等參數(shù)。環(huán)盤電極的用途：控制環(huán)電極電位，檢測盤電極反應(yīng)可溶產(chǎn)物，尤其是中間產(chǎn)物，研究電極反應(yīng)機(jī)理。內(nèi)盤直徑數(shù)毫米至近厘米Levich通過解穩(wěn)態(tài)條件下的流體力學(xué)方程：在非極限情況下：I=0.62nFAD2/3

-1/6

1/2(Co-Cs)在極限條件下：IL=0.62nFAD2/3

-1/6

1/2Co其中，

為介質(zhì)的動(dòng)力粘度，=粘度/密度i

IL

1/2D,5.電化學(xué)暫態(tài)測試技術(shù)從電極開始極化到電極過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)這一階段稱為暫態(tài)過程。電化學(xué)暫態(tài)測量是研究電極過程動(dòng)力學(xué)的重要手段。暫態(tài)法比穩(wěn)態(tài)法多考慮了時(shí)間因素，可利用各基本過程對時(shí)間的不同響應(yīng)，使復(fù)雜的等效電路得以簡化或進(jìn)行解析。由于暫態(tài)法極化時(shí)間短，即單向