电化学基础实验指导书

实验一恒电流法测定阴极极化曲线

一、实验目的

1、掌握恒电流法测定阴极极化曲线的基本原理和方法；

2、学习分析极化曲线的方法。

二、基本原理

极化是电化学术语，含有偏离的意思，它是以热力学平衡电位为基点的偏离。通常，阴极的电位偏离其自然腐蚀电位向负的方向移动，叫做阴极极化，反之为阳极极化。使之偏离的方式可以不同，借外电路通以电流达到电极电位偏离平衡电位是常见的基本方式，这电流称为极化电流，电极电位与平衡电位之差称为极化过电位。通常实验测量极化电流与极化过电位（或者直接用电极电位）的关系曲线称为电极的极化曲线。它是研究电极过程动力学的基本实验手段。测量极化曲线通常采用两种方法：恒电流法和恒电位法。

本实验是用恒电流方法来测量碳钢在3%NaCl水溶液中的阴极极化曲线。恒电流法是以电流为主变量，既通过调节电路电阻使某一恒定电流通过电极，并在电位达到稳定后读取电位值，然后在改变电流使之恒定在个一新数值，再记下新的电位，并以此类推，便可以得到一系列的电流和电位的对应值。把极化电流密度i对阴极电位ψ作图即得到阴极极化曲线。

通过阴极极化曲线的测定，可以知道金属在该介质中的阴极极化性能，并提供保护电位和保护电流密度的参数数据。

三、实验仪器和线路

1、实验用品

数字万用表一台

滑线变阻器一个

电阻箱一个

直流电源一个

洗耳球一个

鲁金毛细管一个

饱和甘汞电极一个

铂电极一个

微安表、毫安表各一个

自由夹与十字夹各三个

游标卡尺一把

玻璃缸（2000mL）一个

台天平及砝码一套

导线若干

碳钢试样，3%NaCl水溶液，无水乙醇，脱脂棉球，滤纸，饱和氯化钾溶液，金刚纱布（1#、0#、2#各一张）。

2、测量线路：

极化回路由电源B、变阻器R、电流表A、换向开关K、辅助电极和研究电极等组成，电位测量回路由高阻抗电压表D、参比电极、待测电极组成。

实验中用饱和甘汞电极作为参比电极，用铂电极作为辅助电极，铂电极是用铂片烧焊在玻璃管内，由铜导线引出。

四、测量步骤：

1、电极处理：用金钢砂布1#至2/0#打磨试样表面，测量其尺寸，然后用无水乙醇脱脂。

2、按图接好线路。在电解池中加入3%氯化钠水溶液1600mL左右。固定好辅助电极和鲁金毛细管，在盐桥活塞打开的情况下用洗耳球将实验液吸入毛细管内至活塞处，关住活塞，在活塞上部用滴管加入饱和氯化钾溶液后，插入饱和甘汞电极。

3、把试样放入电解池的溶液中，先不接通电源，经指导教师检查后方可进行测量。现测定工作电极的稳定电位，一般在20分钟内可以达到基本稳定。若较长时间以后还不稳定，可以适当通以阴极小电流（大约5μA/cm2）进行活化，然后切断电源，重新测定自然腐蚀电位，使电位在几mV内波动，即可视为稳定，记录所测数据，然后既可进行极化曲线的测量。

4、进行阴极极化测量，调节电阻，使极化电流达到一定值，在一定的时间间隔后（最好等到电流稳定后读数）读取电位值。如此以某一定的电流步进速率每隔几分钟调节一次电流，稳定后读下相应的电位值。直到通入阴极电流很大，而阴极的电位变化不大时即可停止实验。在此过程中，要注意观察实验

现象，记录下电极表面开始有氢气泡析出时的电位值。

5、实验完毕后，切断电源，把变阻箱及滑线电阻值调至最大，取出电极。

根据本实验体系，建议采用以下电流步进速率：0～400μA范围采用40μA/2min的电流步进速率，400～1000μA范围采用100μA/2min的电流步进速率，1000～3000μA 范围内采用500μA/2min的电流步进速率，3000～7000μA 范围内采用1000μA/2min的电流步进速率。采样时间与步进间隔时间一致。

五、数据记录及处理

温度：℃、试样暴露表面积：cm2 、

析氢电位：、自然腐蚀电位：。

电位——电流的关系图：

六、思考与讨论

1、用恒电流法测定上述的阴极极化曲线，能否得到同样的结果？为什么？

2、如何合理选取阴极保护的保护电位？

实验二恒电位法测阳极极化曲线

一、实验目的：

1、掌握用恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。

2、通过阳极极化曲线的测定，判断实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数。

3、掌握恒电位仪的使用方法。

二、基本原理：

恒电位法也叫控制电位法，就是控制电位使其依次恒定在不同的电位下，同时测量相应的稳态电流密度，在得到足够的数据以后，就可以画出电流密度（或电流密度的对数）和电位之间的关系曲线，就是恒电位稳态极化曲线。

维持电位恒定的方法有两种，一是用经典恒电位法，一是用恒电位仪。用恒电位仪控制电位，不但精度高，频响快，输入阻抗高，输出电流大，而且可实现自动测试，因此得到了广泛应用。

恒电位法既可测定阴极极化曲线，也可测定阳极极化曲线，特别是用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。

图1中曲线ABCDE为恒电位法测得的阳极极化曲线。整个曲线可以分为四个区域：AB段为活性溶解区，此时金属进行正常的阳极溶解，阳极电流随电位改变服从Tafel公式的半对数关系；BC段为过渡钝化区，此时由于金属开始发生钝化，随电位的正移，金属的溶解速度反而减少；CD段为稳定钝化区，在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位而改变；DE为过钝化区，此时金属的溶解速度又重新随电位的正移而增大，为氧的析出或更高价金属离子的产生。

E

（图1）

从这种阳极极化曲线可以得到下列一些参数，临界钝化电位(Ψc)、临界钝化电流(i c)；稳定钝化的电位区间(Ψp~Ψp1)，稳定钝态下金属的溶解电流(i p)。

本实验测量的是碳钢在饱和碳酸氢铵溶液中的阳极极化曲线。