电化学保护基本原理(单页版)
电化学保护1..
电化学保护
阴极保护
(1)保护原理
金属—对被保护金属施加阴极极化，
使电位移动到阴极区，消除金属表面电 化学不均匀性，降低阳极溶解速度而得 到保护。因而金属腐蚀速度减小，称为 阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻 金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。
防护技术
直流电源
－ ＋
辅助 阳极
缓蚀剂
缓蚀剂对电极反应的作用
E
Ecor E’cor
阴极极率Pc 增大
E
Ecor E’cor
阳极极化率 Pa增大
E
Ecor E’cor
阴极极化率 Pc阳极极化 率Pa都增大
I’cor
Icor
I
I’cor
Icor
I
I’cor
Icor
I
土壤
[阴极型缓蚀剂]
[阳极型缓蚀剂]
[混合极型缓蚀剂]
三种缓蚀剂保护膜
2.0
4.0
6.0
8. 0
1.0
钼酸铵对碳钢在碳化液中阳极行为的影响
电流（MA）
引自＜催化电化＞ 1973.NO1 P14
(2) 阴极型缓蚀剂
阴极型缓蚀剂的作用在于增大腐蚀电池的阴极极 化，使阴极反应速度降低，从而减小金属的腐蚀。 有的阴极型缓蚀剂能减小氢离子还原反应的交换 电流密度，使析氢反应变得困难 。如硫化物、砷 化物等。这类化合物可能导致金属的氢损伤(氢鼓 泡、氢脆等)，而且大都有毒，所以酸溶液中已很 少使用。有些阴极型缓蚀剂能够在腐蚀电池的阴 极区形成沉淀膜，使阴极区面积减小，阴极极化 增强。如Zn2+(常使用ZnSO4) 。
防护技术
辅助阳极材料的性能
电化学保护的原理及应用
电化学保护的原理及应用电化学保护是一种通过在金属表面形成保护膜或抑制电化学反应，从而防止金属腐蚀的方法。
它利用电化学反应的原理，在金属表面形成氧化物薄膜或与环境中的电解质反应生成可溶性盐，阻止金属继续腐蚀。
电化学保护主要有两种方式：阳极保护和阴极保护。
阳极保护是通过在金属表面形成一个相对于金属较不易氧化的阳极，使其成为电池的阳极，从而使金属处于保护状态。
常见的阳极保护方法有三种：阳极保护、阳极保护、自动阳极保护。
阳极保护是通过在金属表面放置一块与金属具有较大电位差的金属，使其成为电池的阳极，从而保护金属。
这种方法常用于一些金属结构的保护，如船舶的金属结构保护。
常用的金属有铝、锌等。
阴极保护是通过给金属提供足够的电子，使金属表面形成一个较低电位的阴极，从而减缓金属的腐蚀。
常见的阴极保护方法有两种：外加电流阴极保护和物理阴极保护。
外加电流阴极保护是通过在金属表面加上外加电流，使金属表面形成一个保护性的氧化膜或金属膜。
常见的外加电流阴极保护方法有阴极保护和阴极保护。
物理阴极保护是通过在金属表面涂覆一层保护性的涂层，使金属表面与环境隔离，减缓金属的腐蚀。
常见的物理阴极保护方法有金属涂层和有机涂层。
电化学保护的应用非常广泛。
它可以用于金属结构、管道、储罐等各类金属设备的保护，在海洋、油田、化工、电力等行业都有重要的应用。
在海洋环境中，金属结构容易受到海水中的氯化物、硫化物等腐蚀性物质的侵蚀。
电化学保护通过在金属表面形成保护膜，可以有效地减缓金属的腐蚀速度，延长金属的使用寿命。
在油田行业中，金属管道、储罐等设备经常处于潮湿、腐蚀性介质中，容易发生腐蚀。
电化学保护可以在这些设备表面形成保护膜，降低金属的腐蚀速度，提高设备的安全性能。
在化工行业中，各种化学介质对金属的腐蚀性较强。
电化学保护可以在金属表面形成厚度合适的保护膜，有效地阻止金属与化学介质的接触，减少金属的腐蚀。
在电力行业中，设备如输电塔、变压器、电缆等常常暴露在空气中，容易被氧气腐蚀。
10.九章电化学保护(11,12)
2011-10-18
4
9.3.1.3 牺牲阳极阴极保护 使用电位负的活性金属合金与被保护金属电气连接，使被保 护金属电位负移阴极极化，牺牲阳极发生阳极溶解而消耗；不需 要外加电源。可靠性高，电流分散性好，施工容易，不干扰电器 设备；90%以上采油平台，小型船舶，闸门，海底输油气管线采 用阴极保护。 1． 牺牲阳极材质确定 ． 要求： 要求： 阳极具有足够的负电位：驱动电位0.25V； 理论输出电量（单位重量阳极溶解电量）：高 自腐蚀电流：小 电流效率：80~90%； 阳极电位：稳定，极化小； 表面形态：无腐蚀产物沉积，溶解均匀； 5 2011-10-18 材料：价格低廉；
8 2011-10-18 牺牲阳极布置： 牺牲阳极布置：原则为电流分布均匀；严重腐蚀区域增加数量。
3． 牺牲阳极安装 ． 本体安装： 本体安装：水介质中大型结构设备，焊接和螺栓固 定，保证接触良好； 分体安装： 分体安装 ： 土壤中保证电位分布均匀距离1.5~8米 两侧安装；采用导电性好的化学填料包，降低接触 电阻，增加电流输出，活化表面，防止腐蚀结垢， 减少极化，维持高稳定电流密度； 铝合金牺牲阳极化学填料包： 铝合金牺牲阳极化学填料包 ： 高土壤电阻率—— 60%粗食盐，20%熟石灰，20%膨润土； 低土壤电阻率——40%粗食盐，10%熟石灰，50% 膨润土。
2011-10-18
10
9.3.1.4 外加电流阴极保护
牺牲阳极方法的不足： 牺牲阳极方法的不足 ： 消耗大量金属材料；自动调节能力差；增加船体 阻力和平台稳定性；只适合应用于较高电导率介质。 外加电流阴极保护系统的优点： 外加电流阴极保护系统的优点 ： 体积小，重量轻；能自动调节输出保护 电流和保护电压；使用寿命长。用于大型船舶油轮，舰艇，大型原料码头， 采油平台，地下石油管道，化工设备等。 外加电流阴极保护系统的组成： 外加电流阴极保护系统的组成：直流电源，辅助阳极，参比电极。 1．直流电源 ． 低电压，大电流，输出稳定自动可调； 磁饱和电抗器控制的恒电位仪，晶体管恒电位仪，可控硅恒电位仪（功率 大，体积小，寿命长，成批系列化生产）； 控制方式：控制电流，控制电位，控制槽压，间歇控制（较大断电流衰减 时间常数，节约电能90~95%，阳极材料消耗减少90~95%，显著延长阳极 使用寿命）；
电化学保护1..
•阳极保护
(1)原理 对具有活态—钝态转变而不能自钝化的腐 蚀体系，通过阳极极化电流，使金属的电 位正移到稳定钝化区内，金属的腐蚀速度 就会大大降低，这种防护方法称为阳极保 护。
阴极保护中电流遮蔽作用的例
阴极保护适合的体系：
不是任何金属结构或设备都可以使用阴极保 护的，必须符合一定条件和范围。 在工程上作为一种腐蚀控制技术还要求保护 电流密度比较小，在经济上才合算。阴极保 护的经济指标可以用保护效益Z来衡量 腐蚀体系的阴极极化率大，阳极极化率小(即 阴极极化曲线陡而阳极极化曲线平)，则随 着电位负移，金属腐蚀速度减小快，而保护 电流密度增加慢，保护效益也就较大，可以 满足经济指标方面的要求。
阴极保护举例：
测量阴极极化曲线 ，确定是否适宜采用阴极 保 护。 从极化曲线上确定保护电位，及相应的保护 电流密度。 计算保护度 ：测量极化曲线得出保护电位的 大致范围后，将试样恒定在不同的极化电位， 经过适当的暴露时间，用失重法测量金属的 腐蚀速度，从而计算不同极化电位下的保护 度。
防护技术
第十二章 防护方法
电化学保护
阴极保护
(1)保护原理
金属—对被保护金属施加阴极极化，
使电位移动到阴极区，消除金属表面电 化学不均匀性，降低阳极溶解速度而得 到保护。因而金属腐蚀速度减小，称为 阴极保护效应。利用阴极保护效应减轻 金属设备腐蚀的防护方法叫做阴极保护 。
防护技术
直流电源
－ ＋
辅助 阳极
辅助阳极和参比电极分布平面图
A1 R1 A3 R3 As
控制室
A7
R5
A9
船尾 三 货 舱
尾 轴 弄 A2 R2 A4
电化学中的原理和应用
电化学中的原理和应用引言电化学是研究电荷在电解质溶液中随时间和空间的变化规律以及与化学反应之间的关系的学科。
它在能源领域、环境保护、材料科学、生命科学等诸多领域都有广泛的应用。
本文将介绍电化学的基本原理和常见的应用领域。
一、基本原理1.电解质溶液：电解质溶液是指溶解了离子的溶液，其中离子是电荷的载体。
常见的电解质溶液有盐酸、硫酸、氢氧化钠等。
2.电解质的电离和溶解度：电解质在溶液中通过电离过程将分子转化为离子，溶解度是指单位体积溶液中电解质的溶解量。
3.电势差与电动势：电势差是指单位电荷在电场中所受到的力，电动势是电池或电化学反应提供给电荷的能量。
二、电化学的应用领域1.能源领域•锂离子电池：锂离子电池是一种常见的可充电电池，它通过正极材料（如钴酸锂）和负极材料（如石墨）之间的锂离子来储存和释放能量。
•燃料电池：燃料电池利用化学反应直接将化学能转化为电能，其中常见的燃料电池有氢燃料电池和甲醇燃料电池。
2.环境保护•废水处理：电化学处理可以利用电解质溶液中的离子来去除废水中的有机物、重金属离子等污染物。
•大气污染控制：电化学脱硫和脱氮技术可以通过电化学反应将煤烟中的二氧化硫和氮氧化物转化为无害的硫酸和硝酸。
3.材料科学•电镀：电镀是利用电解质溶液和电流在导电物体表面镀上一层金属，用于保护材料表面、改善外观和增强耐磨性。
•电解金属提取：电解法可以将金属从矿石中提取出来，常见的例子有铝的电解提取。
4.生命科学•DNA测序：电化学测序技术利用DNA在电解质溶液中的电荷特性，通过电流变化来测定DNA序列。
•生物传感器：电化学传感器利用电化学原理测量生物体内的化学物质，广泛应用于生物医学和环境监测。
结论电化学作为一门综合性学科，具有广泛的应用前景。
它在能源领域的电池技术、环境保护、材料科学和生命科学中都发挥着重要的作用。
随着科学技术的不断进步，电化学的应用会越来越广泛，为人类的生活和社会发展带来更多的创新和便利。
特殊环境下海工设 施电化学保护关键 技术及应用
特殊环境下海工设施电化学保护关键技术及应用随着我国海洋能开发利用的不断深入和扩大，海工设施的建设和运营管理愈发受到重视。
海洋环境的恶劣性和海工设施长期暴露在海水中容易受到腐蚀的特点，使得电化学保护技术成为海工设施保护的重点和难点之一。
本文将围绕特殊环境下海工设施电化学保护的关键技术及应用展开讨论。
1. 电化学保护的基本原理电化学保护是一种通过施加外加电流或电压的方式，使金属产生一种抑制腐蚀的保护措施。
其基本原理是利用外部电流或电压改变金属的电化学反应过程，使得阳极上的金属得到保护，从而达到减缓或抑制腐蚀的目的。
在海工设施中，电化学保护可以通过阴极保护和阳极保护两种方式来实现。
2. 海工设施电化学保护的关键技术（1）材料选择海工设施在电化学保护中，材料的选择是至关重要的一环。
有些特殊金属或合金在海水中容易受到腐蚀，因此需要选择能耐海水腐蚀的金属或合金作为建造材料。
（2）设计施工设计施工是保证电化学保护有效实施的关键。
在设计施工阶段，需要充分考虑海工设施的结构特点和外部环境，确定合理的保护措施和电极布置方案，以确保电流能够均匀分布到整个结构表面。
（3）电极设计电极是电化学保护的关键组成部分，直接影响保护效果的好坏。
在海工设施中，电极的设计需要考虑电极材料的选择、电极形式的确定以及电极布置的合理性，以提高电化学保护的效果。
（4）监测系统海工设施电化学保护的监测系统是保证保护效果稳定可靠的重要保障。
监测系统需要能够及时准确地监测电极电流密度、结构电位和腐蚀速率等关键参数，以便及时调整保护措施，保证海工设施的安全运行。
（5）维护管理海工设施电化学保护系统的维护管理工作直接关系到系统的稳定性和可靠性。
要做好海工设施电化学保护系统的维护管理工作，需要加强对系统的定期检查、维护和管理，及时发现问题并采取相应的措施。
3. 海工设施电化学保护的应用海工设施电化学保护技术已在我国的海洋工程建设和运营中得到广泛的应用。
电化学保护基本原理(4页版)
-850mV判据
土壤中钢铁的最小保护电位为： E＝-0.541 V(SHE)
如果换算成相对于饱和硫酸铜电极，钢铁的最小保 护电位为： E＝-0.857 V≈-850mV(CSE)
¾ 这就是钢铁在土壤等环境中的平衡电位，即金属表面腐 蚀原电池阳极的开路电位－最小保护电位
¾ 对钢铁阴极保护效果的一个重要的控制判据
4
阳极保护的主要参数
1. 致钝电流密度 2. 维钝电流密度 3. 钝化区的电位范围
维钝电流密度
稳定钝化区电位下的外电流密度，是使金 属在给定环境条件下维持钝态所需的电流 密度
维钝电流密度即金属的腐蚀电流密度，反 映出阳极保护的效果
钝化膜的生成需要一定的电量，维钝电流 密度反应耗电量的多少
钝化区电位范围
二、电化学保护技术
腐蚀与防护中心 柳伟 2009.10
电化学保护
定义： 通过外加电流或电位，升高或降低金属在电介质溶 液中的电极电位，即对被保护金属进行阳极或阴极 极化，从而抑制金属阳极溶解反应的进行，达到减 小金属电化学腐蚀速度的方法。
分两类： 阴极保护和阳极保护
目录
1. 电化学保护的基本原理 2. 阴极保护技术应用介绍 3. 阳极保护技术应用介绍
1
电化学保护的发展
阴极保护： 历史较长：1824年提出设想，二十世纪的三十
年代才开始应用，现在是一项成熟的商品化的保护 技术。
阴极保护的应用十分普遍。
阳极保护： 历史较短：比较新的腐蚀控制技术。1954年提出
可以用阳极保护技术以控制金属的腐蚀，到1958年 第一次应用，目前也是商品化的保护技术。
最佳保护参数
2、日常维持阴极保护的电流消耗小 保护电位低，电流密度高，保护度高， 电量消耗大 平衡电量消耗和保护度之间的关系
电化学原理(课件PPT)
原电池的负极→ 失去电子→电子流出→ 发生氧化反应 →氧化还原反应中的还原剂 原电池的正极→ 得到电子→电子流入→ 发生还原反应 →氧化还原反应中的氧化剂
电解池的阳极→ 失去电子→电子流出→ 发生氧化反应 电解池的阴极→ 得到电子→电子流入→ 发生还原反应
把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中， 用导线两两连接，可以组成各种原电池，若a、 b相连时，a为负极；若c、d相连时，d极表面 有气泡冒出；另将a投入c的盐溶液中，ａ的 表面有ｃ析出；若将ｂ投入ｄ的盐溶液中， 无明显现象。则四种金属的活动性由强到弱 为( )
考点八：氯碱工业
在U型管里装人饱和食盐水，用一根碳棒作阳极， 一根铁棒作阴极。接通直流电源。
1．电解饱和食盐水反应原理
阳极反应：2Cl——2e— = Cl2↑
阴极反应：2H+ + 2e— = H2↑
a
b
总反应：2NaCl + 2H2O
2NaOH + Cl2↑+ H2↑
2．离子交换膜法制烧碱
1、电解槽组成： 阳极室：阳极材料为金属钛网，有钛、钌的氧化物涂层，
依反应式找出相关物质的关系式 依电子守恒进行计算。
1、在Cu-Zn原电池中，100mLH2SO4 溶液的浓度为 1mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 1.12L 升气体，则流过导线的电子为———— mol,反应后溶液 的pH值为_________？（溶液体积变化忽略不计）
类题：资料244页举一反三第4题
书写注意事项：
①阴、阳极类似于原电池正、负极,电极反应式通常写离 子方程式，满足电子守恒
②总方程式通常写化学方程式，标条件：电解，若电解 的H+或OH-来自水，则反应物应写成水的形式，若来自 弱电解质，则应写弱电解质的分子形式。
电化学保护相关介绍
不锈钢
67%H₂So₄
24
6
0.001
+0.03~+0.8
8.2.3 外加电流阴极保护法
-
原理
3
2 1
i1
i2
i3
i4
i
最小保护电位、最小保护电流
外加电流阴极保护系统
直流电源 辅助阳极 参比电极
辅助阳极
要求：
1、导电性好、极化小、排流量大 2、耐蚀性好 3、可靠性好，强度高 4、成本低 分：可溶性、微溶性、难溶性阳极、柔性阳极
E 阳极极化曲线 向左下方移动
E
阴极极化曲线 向右上方移动
lg i
lg i
[抑制阳极反应]
[促进阴极反应]
钝化剂的作用机理
阴极型缓蚀剂的作用在于增大腐蚀电池的阴极极 化，使阴极反应速度降低，从而减小金属的腐蚀。 有的阴极型缓蚀剂能减小氢离子还原反应的交换 电流密度，使析氢反应变得困难 。如硫化物、砷 化物等。这类化合物可能导致金属的氢损伤(氢鼓 泡、氢脆等)，而且大都有毒，所以酸溶液中已很 少使用。有些阴极型缓蚀剂能够在腐蚀电池的阴 极区形成沉淀膜，使阴极区面积减小，阴极极化 增强。如Zn2+(常使用ZnSO4) 。
实际发生电 量(A.h/kg) 780 2400 1220
电流效 率(%) 95 85 55
溶解性能 腐蚀产物容易脱落 表面溶解均匀 同上
Zn-Al-Cd
系牺牲阳极的化学成分（1） 余量
Al 0.3~0.6%,cd 0.05~0.12%,zn
Zn-Al-Cd
Mg-6Al-3Zn Al
系牺牲阳极的化学成分（2）
带状阳极阴极保护
两种阴极保护法的比较：
电化学保护
电化学保护electrochemical protection按照金属电位变动的趋向，电化学保护分为阴极保护和阳极保护两类。
①阴极保护。
通过降低金属电位而达到保护目的的，称为阴极保护。
根据保护电流的来源，阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。
外加电流法是由外部直流电源提供保护电流，电源的负极连接保护对象，正极连接辅助阳极，通过电解质环境构成电流回路。
牺牲阳极法是依靠电位负于保护对象的金属（牺牲阳极）自身消耗来提供保护电流，保护对象直接与牺牲阳极连接，在电解质环境中构成保护电流回路。
阴极保护主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。
②阳极保护。
通过提高可钝化金属的电位使其进入钝态而达到保护目的的，称为阳极保护。
阳极保护是利用阳极极化电流使金属处于稳定的钝态，其保护系统类似于外加电流阴极保护系统，只是极化电流的方向相反。
只有具有活化- 钝化转变的腐蚀体系才能采用阳极保护技术，例如浓硫酸贮罐、氨水贮槽等。
[编辑本段]详解通过改变极性或移动金属的阳极极化电位达到钝态区来抑制或降低金属结构腐蚀的材料保护技术。
从伽法尼电池的两个金属电极来观察，腐蚀总是发生电化学保护在阳极上。
阴极保护就是在潮湿的土壤或含有电解质（如盐等）的水液等电解液中，利用牺牲阳极（如锌、铝等）或外加电流的惰性阳极，使被保护的钢铁结构成为这种人为的伽法尼电池中的阴极。
在同一腐蚀环境中，活性较大的是阳极,较小的是阴极,例如在海水中，锌与低碳钢间如构成电解电池,锌就是阳极,钢就是阴极；但如果钢与不锈钢形成电解电池时,钢又变为阳极,不锈钢是阴极。
所谓阴极，实际上是使电解液中的阳离子获得电子而还原的一个电极。
因此，利用外加直流电源使它获得电子补充，也属于阴极保护方法。
在不同的腐蚀介质中所需的保护电流密度不一。
钢在土壤内，约为0.0001～0.005安／分米,在流动海水中约为0.0003～0.0015安／分米，而在流动淡水中为0.005安／分米。
[编辑本段]阴极保护广泛用于保护地下管道、通信或电力电缆、闸门、船舶和海上平台等以及与土壤或海水等接触面积很大的工件，电化学保护与涂装结合则更为经济。
电化学保护的原理及应用
电化学保护的原理及应用1. 概述电化学保护是一种常用的防腐技术，通过将一种更易被腐蚀的金属（称为阳极）与被保护的金属（称为阴极）建立电流联系，以减少腐蚀反应发生的速率。
本文将介绍电化学保护的原理及其应用。
2. 电化学保护原理电化学保护的过程基于两种重要的原理：阳极保护和阴极保护。
2.1 阳极保护阳极保护是通过在被保护结构表面上施加一个外加电流，使得其成为腐蚀反应中的主动阳极而得以保护。
主动阳极将吸引腐蚀所需的电流，从而阻止被保护结构上的腐蚀反应发生。
常见的阳极保护方法包括：•高锌电位阳极保护：将具有高锌电位的阳极材料（如锌和铝）连接到被保护结构上，使其成为阴极，从而提供保护。
锌和铝的电位比大部分金属更高，因此能够阻止金属腐蚀。
•特殊阴极保护：通过在被保护结构表面上施加特殊的阴极保护材料（如铝或镁合金），形成阴极保护层，保护金属免受腐蚀。
•补偿电流阳极保护：将外加电流直接注入被保护结构，以防止金属腐蚀。
2.2 阴极保护阴极保护是通过在被保护结构表面上施加一个外加电流，使其成为腐蚀反应中的阴极而得以保护。
被保护结构上的外加电流将导致金属表面产生阳极区和阴极区，从而减缓腐蚀反应的发生。
常见的阴极保护方法包括：•熔融井保护：在金属结构的周围埋设一根被称为“井”的保护电极。
通过向井中注入一种易腐蚀的金属材料（如铝或锌），井将成为被保护结构的阴极，从而防止金属腐蚀。
•空间阴极保护：通过在被保护结构周围创建一个阴极区，使其成为腐蚀反应的阴极，从而保护金属不被腐蚀。
常用的方法包括向土壤注入阴极保护材料（如铝或镁合金）以形成阴极区。
3. 电化学保护的应用3.1 建筑工程电化学保护在建筑工程中广泛应用于钢筋混凝土结构的防腐保护。
通过在混凝土结构表面安装阳极材料，防止钢筋锈蚀，延长结构寿命。
3.2 油气管道电化学保护在油气管道中的应用是为了防止钢管发生腐蚀。
通过对管道进行阴极保护，将管道表面变为阴极，抑制腐蚀反应的发生。
c07-电化学保护
钼阴极
经过140小时保护后，表面和焊缝良好
铁路槽车
碳钢
NH4OH、NH4NO3与尿素混合液
阴极：哈氏合金，参比：不锈钢
效果显著
碳化塔冷却水管
碳钢
NH4OH、NH4HCO3，40℃
阴极：碳钢，参比：铸铁
保护1～3年，效果显著（化肥厂较好）
碳化塔冷却水管
碳钢
NH4OH、NH4HCO3，40℃
保护电位值常作为判断阴极保护是否完全的依据，通过测量被保护结构的各部分的电位值，可以了解保护的情况，因而保护电位值是设计和监控阴极保护的一个重要指标。表7-4列出一些金属在海水中的保护电位。
表面涂环氧；阴极:碳钢,参比:不锈钢喷铝，涂环氧
使用一年多，效果显著
注意：阳极保护在含有Cl—的介质中慎用
工程设计中注意绝缘和接地参比点的选择
§7-2阴极保护
一基本原理
阴极保护是将被保护金属阴极极化，使之处于热力学稳定区，从而减轻或防止金属腐蚀的电化学方法。
根据金属电化学腐蚀原理，电位较低(负)的铁和电位较高(正)的铜连在一起浸人海水中，电位较低的铁被腐蚀而电位较高的铜得到了保护。若想使铁和铜都不腐蚀，需将一块电位比铜和铁更低的金属锌接到回路中可由串联毫安表（mA）指示电流的大小和方向，如图7-1所示。
例如：由于硫酸中的钛与碳或铂（电偶）相连接、热硫酸中的铬钢与Fe3O4＋MnO2相连接时可处于钝化稳定区，当初期使设备强制钝化后，就可以用电偶方式保持其钝化状态。
表7-1金属材料—介质体系的阳极保Hale Waihona Puke 三参数[1]介质材料
温度/℃
I致/A/m2
I维/A/m2
钝/mV
电化学的原理与应用
电化学的原理与应用电化学是研究电荷在物质界面上转移的科学，它在能源转换、环境保护、材料合成等领域具有广泛的应用。
本文将介绍电化学的基本原理、电化学（电池、电解）过程以及电化学在能源领域的应用。
一、电化学的基本原理电化学研究的基本原理可概括为电解质溶液中电荷转移的过程。
在电解质溶液中，正离子和负离子在外加电势的作用下迁移，形成电流。
这种电流的形成一方面受电解质溶液中的离子浓度、电荷数以及移动迁移率的影响，另一方面受电极电位的影响。
二、电化学过程1. 电池过程电池是将化学能转换为电能的装置。
典型的电池包括原电池（一次性电池）和蓄电池（可充电电池）。
原电池由两种不同金属通过电解质连接而成，在这个体系中化学反应产生电子转移到外部电路，从而产生电能。
蓄电池利用可逆电化学反应，可通过外部电能源进行反应逆向过程，从而将电能存储为化学能。
2. 电解过程电解是利用电能使电解质溶液中的化学物质发生还原和氧化反应。
在电解池中，电解质溶液通过两个电极与外部电源相连，外部电源提供电子或吸收电子，使溶解在电解质溶液中的离子发生还原和氧化反应，从而使溶液中的物质发生化学变化。
三、电化学在能源领域的应用1. 燃料电池燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其基本原理是利用氢气和氧气在电解质中的电化学反应来产生电能。
燃料电池具有高效、无污染、静音等特点，被广泛应用于交通运输、航空航天以及家用电力等领域。
2. 电化学储能技术电化学储能技术主要包括超级电容器和锂离子电池等。
超级电容器以电吸附和电离子迁移为基础，在电化学双层和赝电容发生储能反应。
超级电容器具有高能量密度、长循环寿命和快速充放电等特点，在储能领域有广泛应用。
锂离子电池则以锂离子在电极材料中的嵌入和脱嵌为基础，具有高能量密度和长循环寿命等特点，在手机、电动车等领域得到广泛应用。
3. 电解水制氢电解水制氢是指利用电解水技术将水分解为氢气和氧气的过程。
在这个过程中，外部电源提供电能，使水发生电解反应。
电化学保护
电化学保护（1）.阴极保护(2).牺牲阳极保护添加缓释剂：用量少，一般1%一内金属表面转化（1）.氧化（2）.磷化（3）.钝化第二章腐蚀工程设计预选材1.确定腐蚀环境（对象.介质.浓度.温度.物理.状态等）2.了解基材情况：基材耐蚀性.使用特点：3.材质结构：设备管道.钢结构.池.槽.内外壁等4.初步确定防腐蚀方案：表面处理方法.材料工艺5.查找相关资料（1）.厂家材料单价用量使用说明技术参数供货情况（2）.途径材料厂家科研单位专家咨询网路信息实践经验6.方案经济性评定（1）.施工造价（2）.使用单位承受能力使用情况项目状况（新旧时间）（3）.与使用单位的关系目前运行情况以往防腐措施及效果（4）.与甲方沟通7.确定并编制施工方案及工程造价：8．资料归档整理厂家价钱电话方案预算交竣工资料防腐蚀的几种新材料新工艺1.带压堵漏2.清洗锅炉管道3.聚苯硫醚4.乙烯基树脂5.玻璃鳞片胶泥6.冷缠带热收缩带主要用于埋地管道7.耐蚀耐磨超硬镊鉻合金8.抛丸除锈除锈定义：为了确保材料表面能与防腐蚀覆盖层良好的结合要求待防腐材料要进行表面除油污除锈蚀等处理达到一定的表面状态才能实现防腐效果除锈的意义：表面处理质量是涂装成功与否图层是否发挥最佳效果的关键环节。
除锈作用：①.保证和提高图层的防护性②.增强图层队伍体表面的附着力③.创造合适的表面粗糙度④.增强图层与底材的配套性和相容性锈蚀的等级：A.全面的覆盖这氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面B.已发生锈蚀并且部分氧化皮已经脱落的钢结构材表面C.氧化皮已因锈蚀而不剥落或者可刮除并且有少量锈蚀的钢材表面D.氧化皮已因锈蚀而全面剥落而且普遍发生点蚀的钢材表面除锈方法及原理：手工除锈：原理磨削方法动力工具除锈：磨光机：原理：磨喷砂（丸）除锈：原理：用于适当压力的压缩空气是沙粒或钢丸以每秒几十米的高速冲击钢铁表面的氧化皮和铁锈层从而使钢板表面的氧化皮和铁锈层被快速清除化学除锈原理利用酸与氧化物（锈蚀）反应生成可溶解性铁盐同时反应过程中产生氢气又可破坏锈层和氧化皮从而达到去除锈蚀的目的Fe3o4+H2so4=-Feso4+Fe3(co4)3+H2o火焰除锈原理利用氧化皮与钢铁其体的膨胀率不同在高温下发生开裂脱除高压水除锈原理利用射流的打击力作用于锈层表面同时水流产生水契作用契入缝隙扩展锈层裂纹从而水里冲刷作用下将其除去手工除锈工艺与技巧1.除锈前首先除去表面可见污物让后用清洗剂除油2.用钨钢铲刀产区大面积锈蚀3.用刮刀和钢丝刷除去边角部位锈蚀4.用锉除去焊炸等突出物和各种毛刺5.用干砂布钢丝刷除进行清理6.用干净抹布也可以用抹布蘸去溶剂进行清洁并及时涂装底漆。
电化学保护及应
五、对阴极保护系统的监控
第四节 阳极保护
一、阳极保护的基本原理：
原理：利用金属在电解质中依靠阳极极化 建立钝态的特性而实施的保护方法。将系统中 被保护金属与电源的正极相连作为阳极，负极 接到一辅助阴极上，当阳极电流密度达到致钝 电流时，金属发生钝化，电位达到稳定钝化区。
2、 最小保护电流密度 最小保护电流密度：达到完全保护 （腐蚀速度降到最低）所需最小电流密 度。 “过保护”：由于过大的保护电流密 度所对应的较负的保护电位下，作为阴 极的被保护金属表面析氢，一方面使周 围溶液的碱性升高，加速金属腐蚀， （如两性金属铝、铅等可能会发生这种 情况），另一方面，可能会引起金属氢 脆。
阴极反应：PH较低时：2H++2e→H2 PH较高时：O2+2H2O+4e→4OH-
2、实施阳极保护的几个问题： 1）选择正确的阴极材料： 阴极材料在很高的阴极电流密度下应该耐腐 蚀，在大多数介质中，会发生阴极表面析出大 量的氢气和容易碱性增高的情况。 为降低所需电能，应适当增大阴极面积 某些介质中碳钢作阴极材料，在辅助阴极的 电流密度不小于5A/m2 时，其本身也处于阴极保 护下。
阴极保护的衡量：保证阻止金属最 危险的溃疡腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）， 此时，允许金属以不大的速度（0.1mm/a） 进行均匀腐蚀，最正确的保护决定于距 阳极最远点电位的负移值，通常认为该 值应为50mV。
其中横坐标为钢的电位从自然电位负移的值
三、 牺牲阳极和外加电流阴极保护系统
1、牺牲阳极（护屏保护）
⑵ 阳极屏
由于电流有选择电阻最小的途径流动的特 性，被保护构件上距离阳极最近的部位，电阻 最小，将聚集很高的电流密度，而距离阳极最 远的部位的电流密度可能又小到达不到保护要 求。
8.0 电化学保护
Electrochemical protection
何为电化学保护？
根据电化学腐蚀原理，依靠外部电流 的流入改变金属的电位，从而降低金属 腐蚀速度的一种材料保护技术。
按照金属电位变动的趋向，电化学 保护分为阴极保护和阳极保护两类。
1
阴极保护 阳极保护
2
8.1 阴极保护
一、 阴极保护原理
3． 常用牺牲阳极材质
锌：锌被证明是一种用于阳极保护的非常有效
的阳极材料。锌阳极对锌锭中含微量有害元素有
严格的规定。传统的锌阳极中含有铝，为了克服 粘结现象需要在锌阳极中加入镉。相对于被保护 的钢结构，锌阳极具有220mv的驱动电位。锌阳 极的电容量为780A.h/kg。锌阳极非常适用于低
电流的涂层结构பைடு நூலகம்护。
（3）参比电极
要求：电位长期稳定，准确，灵敏，坚固，低价易安 装，寿命长； 种类：根据介质要求选择；海水用Ag/AgCl，Cu/饱和 CuSO4 ，Zn电极；土壤用Cu/饱和CuSO4 ；碱性介质 用氧化汞电极；酸性介质用硫酸亚汞电极；中性介质 用饱和甘汞电极；腐蚀性介质中低要求时可使用不锈 钢，铸铁，铅锑合金，碳钢，锌，铜等金属电极（不 可逆，稳定性差，需要定期标定校验）；
算得出。 实际工程应用中，一般通过实验或参照国际
标准确定金属在所处介质中的电压来评定其保护 程度。
2. 最小保护电流密度
金属腐蚀降低到最低时所需提供的最 小保护电流密度。取决于金属种类，表面 状态，介质条件等； 腐蚀性强，阴极极化率低所需保护电
流密度大；增加腐蚀速度，降低阴极极化
的因素都会增加阴极保护电流密度.
当阳极发生电流时，它在电解质中溶解成 离子，同时产生电子。阴极通过与阳极电连接 而获得电子。结果就是阴极负极化，起到防腐 保护的作用。
电化学保护原理
电化学保护原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊电化学保护原理，这可真是个超级有意思的玩意儿！
就说那铁吧，经常会生锈，对吧？这就像是一个人的皮肤受伤了一样让人头疼！那怎么来保护它呢？电化学保护原理就登场啦！就好比给铁穿上了一层坚固的盔甲。
比如说，我们可以用阴极保护法。
哎呀，这阴极保护法就像是给铁找了个超级保镖！通过给它加上一个负电位，让那些腐蚀性的物质没法侵害它。
你想想，这不就像有个大力士一直在旁边守护着铁，不让坏蛋靠近嘛！
还有阳极保护法呢！这就像给铁专门打造了一个安全区域，只有得到特别许可的才能进去。
通过控制阳极的电位，让铁处在一个相对安全的环境里。
咱举个例子啊！就说海上的那些大轮船，常年在海里泡着，如果没有电化学保护，那不得很快就锈得不成样子啦？但有了这些保护方法，它们就能在大海上威风凛凛地航行啦！
你看，电化学保护原理是不是特别神奇？它就像是一个隐形的魔法，默默地守护着各种金属制品。
我们生活中的好多东西都离不开它呢，小到一把钥匙，大到那些巨大的桥梁！哇塞，要是没有它，那该多糟糕啊！
我觉得啊，电化学保护原理真的是太重要啦！它让我们的世界更加坚固、更加耐用，为我们的生活提供了可靠的保障！我们真应该好好感谢那些发现和研究这个原理的人呢！。
公共基础知识电化学保护基础知识概述
《电化学保护基础知识概述》一、引言电化学保护是一种通过控制金属的电化学腐蚀过程来保护金属材料的技术。
在现代工业和日常生活中，金属材料广泛应用于各个领域，如建筑、交通、机械、电子等。
然而，金属材料在自然环境中容易受到腐蚀，这不仅会降低金属材料的性能和使用寿命，还会造成巨大的经济损失和安全隐患。
因此，电化学保护技术的研究和应用具有重要的现实意义。
二、基本概念1. 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属材料在电解质溶液中发生的氧化还原反应，导致金属材料的破坏。
电化学腐蚀的过程包括阳极反应和阴极反应两个方面。
阳极反应是金属材料失去电子变成金属离子的过程，阴极反应是电解质溶液中的氧化剂得到电子的过程。
2. 电化学保护电化学保护是指通过控制金属的电化学腐蚀过程来保护金属材料的技术。
电化学保护的方法主要有阴极保护和阳极保护两种。
3. 阴极保护阴极保护是指通过向被保护金属材料提供电子，使其电位降低到腐蚀电位以下，从而抑制金属材料的腐蚀。
阴极保护的方法主要有牺牲阳极法和外加电流法两种。
4. 阳极保护阳极保护是指通过向被保护金属材料施加阳极电流，使其电位升高到钝化电位以上，从而在金属材料表面形成一层致密的钝化膜，抑制金属材料的腐蚀。
三、发展历程1. 早期研究电化学保护技术的研究可以追溯到 19 世纪初期。
当时，人们已经发现了金属在电解质溶液中的腐蚀现象，并开始研究如何防止金属的腐蚀。
1824 年，英国科学家戴维（Humphry Davy）发现，将锌片和铜片连接在一起放入海水中，可以保护铜片不被腐蚀。
这是最早的阴极保护实验。
2. 理论发展20 世纪初期，随着电化学理论的发展，人们对电化学腐蚀和电化学保护的机理有了更深入的认识。
1928 年，美国科学家伊文思（U. R. Evans）提出了极化曲线理论，为电化学保护技术的发展奠定了理论基础。
3. 技术应用20 世纪中叶以来，随着工业的发展和对金属材料保护的需求增加，电化学保护技术得到了广泛的应用。
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二、电化学保护技术
腐蚀与防护中心柳伟
2009.10
目录
1.电化学保护的基本原理
2.阴极保护技术应用介绍
3.阳极保护技术应用介绍
电化学保护
定义：
通过外加电流或电位，升高或降低金属在电介质溶液中的电极电位，即对被保护金属进行阳极或阴极极化，从而抑制金属阳极溶解反应的进行，达到减小金属电化学腐蚀速度的方法。
分两类：
阴极保护和阳极保护
阳极保护和阴极保护
阳极保护：
通过外加电流，升高金属的电极电位，阳极电流高于阴极电流，金属以阳极反应为主，当电位高于致钝电位时，阳极极化曲线进入钝化区，阳极过程受到抑制或停止，金属发生钝化。
金属作为电解池系统的阳极。
阴极保护：
通过外加电流或电位，降低金属的电位，金属上的电极过程以阴极过程为主，阳极过程受到抑制，甚至停止。
金属为电解池的阴极或双金属电偶电池的阴极。
电化学保护的发展
阴极保护：
历史较长：1824年提出设想，二十世纪的三十年代才开始应用，现在是一项成熟的商品化的保护技术。
阴极保护的应用十分普遍。
阳极保护：
历史较短：比较新的腐蚀控制技术。
1954年提出可以用阳极保护技术以控制金属的腐蚀，到1958年第一次应用，目前也是商品化的保护技术。
阳极保护的应用领域显著小于阴极保护。
阴极保护
阴极电流的来源：
直流电源或具有低电极电位的金属或合金¾被保护的金属与直流电源的负极相连
－外加电流阴极保护法
¾被保护的金属与电极电位低的金属或合金相连－牺牲阳极的阴极保护法
阴极保护
＋－
外加电流阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法
阴极保护的基本原理
最小保护电流（密度）
最小保护电位
阴极保护的控制参数
最小保护电位:
阴极保护时使金属腐蚀停止时所需达到的绝对值最小的电位值
最小保护电流密度:
阴极保护时使金属的腐蚀速度降到最低程度所需的最小电流密度值
-850mV判据
土壤中钢铁的最小保护电位为：
E＝-0.541 V(SHE)
如果换算成相对于饱和硫酸铜电极，钢铁的最小保护电位为：
E＝-0.857 V≈-850mV(CSE)¾这就是钢铁在土壤等环境中的平衡电位，即金属表面腐
蚀原电池阳极的开路电位－最小保护电位
¾对钢铁阴极保护效果的一个重要的控制判据
最佳保护参数
确定最佳保护电位和电流密度
1、要有较高的保护效果
Z= ×100%
式中V 0—阴极保护前金属的腐蚀速度；
V—阴极保护后金属的腐蚀速度。
0V V
V −
最佳保护参数
2、日常维持阴极保护的电流消耗小
保护电位低，电流密度高，保护度高，电量消耗大平衡电量消耗和保护度之间的关系
3、防止“过保护”的产生
保护电位太负，会造成金属表面产生大量氢气，pH值升高，
－碳钢等金属发生氢脆而破坏
－金属表面涂层起泡、脱落
－两性金属如铝、锌等产生碱性腐蚀
应用阴极保护的基本条件
电流回路的要求：
1、介质导电－形成电流的回路
2、具有一定介质的量，覆盖金属的表面－电流分布均匀 经济性的要求：
1、易于阴极极化－否则电能消耗大
材料方面的要求：
1、钝化金属不采用
2、两性金属不采用
金属设备和构件的形状结构的要求：
简单，避免出现“遮蔽现象”，出现局部保护不足和过保护现象。
阳极保护
在一定的电解质溶液中，理论阳极极化曲线出现钝化区的金属，不处于自钝化状态，将该金属构件与外加直流电源的正极相连，将金属进行阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，阳极过程受到抑制，金属得到了保护。
通过外加电流使能够钝化的金属处于电化学钝化状态通过阳极极化使金属的表面形成钝化膜：电化学钝化或阳极钝化
阳极保护的基本原理
阳极保护的主要参数
1.致钝电流密度
2.维钝电流密度
3.钝化区的电位范围
维钝电流密度
稳定钝化区电位下的外电流密度，是使金属在给定环境条件下维持钝态所需的电流密度
维钝电流密度即金属的腐蚀电流密度，反映出阳极保护的效果
钝化膜的生成需要一定的电量，维钝电流密度反应耗电量的多少
钝化区电位范围
钝化区的电位范围即是在阳极保护过程中允许被保护金属的电位变化的范围。
钝化区的范围越宽，在操作运行的过程中不会受外界电位的变化造成金属的活化或过钝化，阳极保护的可操作性好。
阳极保护的应用条件
致钝电流密度不应过小，否则钝化时间比较长，容易造成金属的活化溶解
钝化电位范围不应过小：难于控制金属的电位，受外界的影响大，对外电源的要求高
维钝电流密度应小：如维钝电流密度大，金属的腐蚀速度大，阳极保护的效果不好，且电能的消耗大。