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电解:使电流通过电解质溶液而在阴阳两级引起氧化还原反应的过程。
电解池:借助氧化还原反应,将电能转化为化学能的装置,如电解饱和食盐水。
阴极发生还原反应
电子从外加电源的负极流出,流到电解池的阴极,再从阳极流回电源正极。
阴极:与电源的负极相连。在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种阳离子时,按金属活动性顺序,越不活泼的金属,其阳离子的氧化性越强,越容易被还原。在水溶液中,铝之前的金属的阳离子不可能被还原。
负极: 发生氧化反应
电子由负极释放,经外电路沿导线流入正极,电解质溶液中的阳离子移向正极,在其表面的电子被还原,形成一个闭合回路。
a.活泼性不同的金属。活泼性强的金属就是负极--锌铜原电池,锌作负极,铜作正极; b.金属和非金属(非金属必须能导电),金属是负极--锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;
c.金属与化合物,金属是负极--铅蓄电池,铅板作负极,二氧化铅作正极;
d.惰性电极,实质是氢为负极--氢氧燃料电池,电极均为铂。
定义1:通过降低腐蚀电位获得防蚀效果的电化学保护方法。应用学科:船舶工程(一级学科);船舶腐蚀与防护(二级学科)
定义2:将被保护金属作为阴极,施加外部电流进行阴极极化,或用电化序低的易蚀金属做牺牲阳极,以减少或防止金属腐蚀的方法。应用学科:海洋科技(一级学科);海洋技术(二级学科);海水资源开发技术(三级学科)
定义3:通过降低腐蚀电位而实现的电化学保护。应用学科:机械工程(一级学科);腐蚀与保护(二级学科);电化学腐蚀(三级学科)
阴极保护技术是电化学保护技术的一种,其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流,被保护结构物成为阴极,从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制,避免或减弱腐蚀的发生。
电解池,阴极是得到电子一级,发生Cu2++2e=Cu,Cu镀在Fe上,阳极是失去电子一级,Cu做阳极发生Cu-2e=Cu2+
一、电解池电解池的主要应用用于工业制纯度高的金属,是将电能转化为化学能的一个装置(构成:外加电源,电解质溶液,阴阳电极)。二、电解池中电极的放电顺序阴极:阳离子放电,得电子能力强先放电Ag+>Hg2+...
一般是惰性电极,例如石墨,铂等,还有一些特殊的还要根据电极反应来确定电极材料。
固体聚合物电解质水电解池电极的优化研究
目前固体聚合物电解质(SPE)水电解池的膜电极催化层中各组分的配比普遍以全氟磺酸树脂(Nafion)与催化剂的质量百分比来表征,但是由于催化剂的堆密度不同,对于不同的催化剂如果沿用相同的质量配比会造成催化层中Nafion含量的失调,影响电极的质子与电子传导能力。研究了以Nafion与催化剂的体积比来表征电极催化层的组分配比和结构,并利用交流阻抗、循环伏安、极化曲线等电化学测试方法,对其体积比进行了最优化研究。结果表明,Nafion与阳极催化剂(Pt黑与IrO2混合物)的体积比1∶10时水电解的性能最佳。
铜电解池1.5万安直流铜母线的焊接
本文通过工程实例,介绍电解池组的阴阳两极采用大型铜母排组合焊接的制作施工技术,并对施工制作过程中铜材变形与温度等的有关特性参数的控制进行探讨。
阴极的材质、聚集状态和表面特性对阴极过程都会有影响。例如,本来不能通过水溶液电解提取的碱金属、碱土金属和稀土金属,但在使用汞或汞齐液态阴极的情况下,一方面靠氢在汞阴极上的极高超电位,另一方面靠与汞形成汞齐,降低了其在阴极中的活度使金属电位变得更正,而能有效地进行阴极还原析出。
电解质体系 有机溶剂电解质体系因不存在氢的析出问题,某些活泼金属可以从这种电解质体系中阴极还原析出。例如,可以自醚的溶液中电解铝和镁。
金属配位离子阴极还原特点 金属配位离子的阴极电还原过程需在更负的阴极极化还原电位下进行。金属的还原析出不是配位离子先离解出简单金属离子,再由后者放电析出;而是配位离子在阴极上通过减少配位数或交换配位体转化为“表面配合物”后直接放电析出的。电解金属配位离子通常都能获得细结晶的阴极沉积金属。
影响因素 阴极过程受阴极的材质和状态特点的影响甚大,可以是金属离子被还原成更低价态乃至被还原呈游离金属析出,也可以是H 的放电呈氢气析出。影响阴极过程的主要因素有超电位、阴极性状和电解质体系。
超电位金属离子阴极还原的超电位一般都很小,而氢却相当大。氢由于在标准还原电位比其更负的某些较活泼金属如铅、锡、锌等上面具有很高的活化超电位,使得其析出所需的极化还原电位变得比这些金属的更负。结果,即使在酸性水溶液中电解,阴极过程基本上也不是H 离子的放电析出,而是这些金属离子在阴极上进行被还原成游离金属的电结晶过程 。
利用电化学阻抗(Els)技术研究了N80钢在不同介质条件下CO2腐蚀过程中可能存在的阴极反应及其反应速度。结果表明,N80钢在CO2腐蚀环境下存在H 和H2O以及H2CO3,HCO3-的还原反应、但在不同条件下各个还原反应的速度并不相同 。在酸性的饱和CO2溶液中,H 的还原控制着阴极反应速度,HCO3-和H2CO3的还原反应速度较小;在中性的饱和CO2溶液中,阴极过程以HCO3-和H2CO3的还原为主,H 的还原反应速度比较微弱;在碱性的NaHCO3溶液通入CO2后,HCO3-的还原控制着阴极反应速度。在以上条件下,H2O的还原速度比较微弱,还不会对阴极交换电流产生影响。