电化学原理考题
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所以,我们可以把依赖于电极反应本性,反应了电极反应进行 难易程度的交换电流密度看作是决定过电位大小或产生电极极化的 内因,而外电流密度则是决定过电位大小或产生极化的外因(条件)。 内因(j0)和条件(j)中任何一方面的变化都会导致过电位的改变。
多电子转移步骤是由一系列单电子转移步骤串联组成。
电极/溶液界面的双电层是由紧密层和分散层串联组成的。
电结晶形核过程规律
• 电结晶时形成晶核要消耗电能,所以平衡电位 下不能形成晶核,只有达到一定的阴极极化值 时(析出电位)才能形核; • 过电位的大小决定电结晶层的粗细程度。
第十二章 燃料电池
燃料电池:是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能, 直接转化为电能的装置。
Δψ1=0 实际只有在电极表面电荷密度很大 和溶液浓度较高时,双电层才近似于紧密层 结构而无分散层, ψ1电位才趋向于0 。 稀溶液中,尤其是电极电位接近于零电荷电 位和发生表面活性物质特性吸附时, ψ1 电 位随电极电位改变相当明显。
ψ1 电位的变化实质上是双电层结构以及双 电层中电位分布的变化造成的,这种效应称 为ψ1效应
平+
满足上式金属离子才能从水溶液中还原。
第三节
金属电结晶过程
金属电结晶的形式 • 阴极还原的新生态吸附原子聚集形成晶核,晶核 长大称晶体; • 新生态吸附原子在电极表面扩散,达到某一位置 并进入晶核,在原有金属的晶格上延续生长。
盐溶液中结晶过程
• 过饱和度越大,结晶出来的晶粒越小; • 过饱和度越小,结晶出来的晶粒越大; • 在一定过饱和度的溶液中,能继续长大的晶核必 须具有一定大小的尺寸 。
(3)综合起来,氢氧燃料电池中总的电池反应为:
伴随着电池反应,电池向外输出电能。只要保持氢气和氧气的供给 该燃料电池就会连续不断地产生电能。 52
2H 2 O2 2H 2 O
燃料电池的分类
燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质 类型进行分类。按照工作温度,燃料电池可分为高、中、低温 型三类。
电极本身不是储能物质,只是一种催化剂。
燃料电池的特点 – 燃料电池的能量转换效率高,不受卡诺效率限制。
–
Leabharlann Baidu
清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机等大型设备、 没有SO x、NO x气体和固体粉尘的排放。
可靠性和操作性良好,噪声低。
–
–
所用燃料广泛,占地面积小,建厂具有很大灵活性。
燃料电池的基本组成:阳极、阴极、电解质和 外电路。燃料电池中的电解质有不同的种类。
图10-3 燃料电池的基本单元
燃料电池的工作原理(以氢氧磷酸型电池为例)
(1)氢气在阳极催化剂的作用下,发生下列阳极反应:
H 2 2H 2e
(2)氢离子穿过电解质到达阴极。电子则通过外电路及负 载也达到阴极。在阴极催化剂的作用下,生成水反应式为:
1 2 H 2e O 2 H 2 O 2
i i log d i
i i log d id
电化学极化
a b log j
i d i 搅拌速度
无影响 无影响 与表观面积称正比,与 真实面积无关
=j
无影响 有影响
影响显著 正比于电极真实 面积
第九章 金属的电沉积过程
一.基本历程 液相传质 前置转化 电荷传递 电结晶
二.金属电沉积过程的特点
• 阴极过电位是电沉积过程进行的动力; • 双电层的结构,特别是粒子在紧密层中的吸附对 电沉积过程有明显影响; • 沉积层的结构、性能与电结晶过程中新晶粒的生 长方式和过程密切相关,同时与电极表面(基体 金属表面)的结晶状态密切相关。 • 金属离子从水溶液中阴极还原的可能性 :
a b log i
其适应的范围是大电流密度下的电化学极化
巴特勒-伏尔摩方程
巴持勒—伏尔摩方程指明了电化学极化时的过电位(可 称为电化学过电位)的大小取决于外电流密度和交换电 流密度的相对大小。 当外电流密度一定时,交换电流密度越大的电极反应, 其过电位越小。而相对于一定的交换电流密度而言,则 外电流密度越大时,过电位也越大。
按燃料来源,燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接甲醇燃 料电池),间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气,然后 以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。
依据电解质的不同,可将燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、 磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 ( SOFC ) 及 质 子 交 换 膜 燃 料 电 池 (PEMFC)等。
混合控制下的极化曲线
AB段:
j
扩散控制
jc
BC段:
0.1 jd, 电 为主 jd
D
C
1 jc 0.1 ~ 0.9 jd j 2 两种因素同时存在 CD段: A 浓 为主 0 jc 0.9 jd
d
B
1
2
* 1
2
三. 电化学极化规律与浓差极化规律的比较
动力学性质 极化规律 搅拌的影响 双电层结构 的影响 电极材料及 表面状态 电极真实面 积的影响 浓差极化
所以,我们可以把依赖于电极反应本性,反应了电极反应进行 难易程度的交换电流密度看作是决定过电位大小或产生电极极化的 内因,而外电流密度则是决定过电位大小或产生极化的外因(条件)。 内因(j0)和条件(j)中任何一方面的变化都会导致过电位的改变。
多电子转移步骤是由一系列单电子转移步骤串联组成。
电极/溶液界面的双电层是由紧密层和分散层串联组成的。
电结晶形核过程规律
• 电结晶时形成晶核要消耗电能,所以平衡电位 下不能形成晶核,只有达到一定的阴极极化值 时(析出电位)才能形核; • 过电位的大小决定电结晶层的粗细程度。
第十二章 燃料电池
燃料电池:是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能, 直接转化为电能的装置。
Δψ1=0 实际只有在电极表面电荷密度很大 和溶液浓度较高时,双电层才近似于紧密层 结构而无分散层, ψ1电位才趋向于0 。 稀溶液中,尤其是电极电位接近于零电荷电 位和发生表面活性物质特性吸附时, ψ1 电 位随电极电位改变相当明显。
ψ1 电位的变化实质上是双电层结构以及双 电层中电位分布的变化造成的,这种效应称 为ψ1效应
平+
满足上式金属离子才能从水溶液中还原。
第三节
金属电结晶过程
金属电结晶的形式 • 阴极还原的新生态吸附原子聚集形成晶核,晶核 长大称晶体; • 新生态吸附原子在电极表面扩散,达到某一位置 并进入晶核,在原有金属的晶格上延续生长。
盐溶液中结晶过程
• 过饱和度越大,结晶出来的晶粒越小; • 过饱和度越小,结晶出来的晶粒越大; • 在一定过饱和度的溶液中,能继续长大的晶核必 须具有一定大小的尺寸 。
(3)综合起来,氢氧燃料电池中总的电池反应为:
伴随着电池反应,电池向外输出电能。只要保持氢气和氧气的供给 该燃料电池就会连续不断地产生电能。 52
2H 2 O2 2H 2 O
燃料电池的分类
燃料电池可依据其工作温度、所用燃料的种类和电解质 类型进行分类。按照工作温度,燃料电池可分为高、中、低温 型三类。
电极本身不是储能物质,只是一种催化剂。
燃料电池的特点 – 燃料电池的能量转换效率高,不受卡诺效率限制。
–
Leabharlann Baidu
清洁、环保。燃料电池不需要锅炉、汽轮机等大型设备、 没有SO x、NO x气体和固体粉尘的排放。
可靠性和操作性良好,噪声低。
–
–
所用燃料广泛,占地面积小,建厂具有很大灵活性。
燃料电池的基本组成:阳极、阴极、电解质和 外电路。燃料电池中的电解质有不同的种类。
图10-3 燃料电池的基本单元
燃料电池的工作原理(以氢氧磷酸型电池为例)
(1)氢气在阳极催化剂的作用下,发生下列阳极反应:
H 2 2H 2e
(2)氢离子穿过电解质到达阴极。电子则通过外电路及负 载也达到阴极。在阴极催化剂的作用下,生成水反应式为:
1 2 H 2e O 2 H 2 O 2
i i log d i
i i log d id
电化学极化
a b log j
i d i 搅拌速度
无影响 无影响 与表观面积称正比,与 真实面积无关
=j
无影响 有影响
影响显著 正比于电极真实 面积
第九章 金属的电沉积过程
一.基本历程 液相传质 前置转化 电荷传递 电结晶
二.金属电沉积过程的特点
• 阴极过电位是电沉积过程进行的动力; • 双电层的结构,特别是粒子在紧密层中的吸附对 电沉积过程有明显影响; • 沉积层的结构、性能与电结晶过程中新晶粒的生 长方式和过程密切相关,同时与电极表面(基体 金属表面)的结晶状态密切相关。 • 金属离子从水溶液中阴极还原的可能性 :
a b log i
其适应的范围是大电流密度下的电化学极化
巴特勒-伏尔摩方程
巴持勒—伏尔摩方程指明了电化学极化时的过电位(可 称为电化学过电位)的大小取决于外电流密度和交换电 流密度的相对大小。 当外电流密度一定时,交换电流密度越大的电极反应, 其过电位越小。而相对于一定的交换电流密度而言,则 外电流密度越大时,过电位也越大。
按燃料来源,燃料电池可分为直接式燃料电池(如直接甲醇燃 料电池),间接式燃料电池(如甲醇通过重整器产生氢气,然后 以氢气为燃料电池的燃料)和再生类型进行分类。
依据电解质的不同,可将燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、 磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、 固 体 氧 化 物 燃 料 电 池 ( SOFC ) 及 质 子 交 换 膜 燃 料 电 池 (PEMFC)等。
混合控制下的极化曲线
AB段:
j
扩散控制
jc
BC段:
0.1 jd, 电 为主 jd
D
C
1 jc 0.1 ~ 0.9 jd j 2 两种因素同时存在 CD段: A 浓 为主 0 jc 0.9 jd
d
B
1
2
* 1
2
三. 电化学极化规律与浓差极化规律的比较
动力学性质 极化规律 搅拌的影响 双电层结构 的影响 电极材料及 表面状态 电极真实面 积的影响 浓差极化