材料电化学的测量方法分解

要控制哪些参数呢？
电势
电极电势的测量和控制
电流
电流的测量和控制
什么是稳态？
·稳态不等于平衡态，平衡态只是稳 态的一个特例，稳态时电极反应仍以 一定的速度进行，只不过是各变量(电 流、电压)不随时间变化而已，而电极 体系处于平衡态时，净反应速度为零。
·绝对不变的电极状态是不存在的， 所以绝对不变的稳态是不存在的。
·稳态和暂态是相对的。
稳态的测量方法有？
恒电势稳态 测量
恒电流稳态 测量
恒电势稳态测量：在恒电位仪的保证下，控制研
究电极的电位按照一定的规律变化，不受电极系统阻 抗关系的影响，同时测量相应电流的方法。
恒电流稳态测量：在恒电流电路或恒电流仪的保
证下，控制通过研究电极的极化电流按照一定的规律 变化，不受电解池阻抗变化的影响，同时测量每个外 测电流密度下的电位稳定值方法。（不随t变化）
暂态测量的方式
·按控制方式分： ①控制电流法 ②控制电位法
·按极化波形分： ①阶跃法 ②方波法 ③线性扫描法 ④交流阻抗法
1.电流阶跃法
2.wk.baidu.com电流法
3.方波电流法 4.双脉冲电流法
对称方波：t1=t2，i1=i2
一般要求i1>>i2，t1很小（0.5～1 μs），该方法可以提K=10cm/s
M=Kit
Fig1.碳钢在静态海水中不同浸泡周期碳钢的极化曲线
随着浸泡时间的增加,自腐蚀电位逐渐正移,4周以后自腐蚀电位开始变化 比较缓慢并逐渐稳定"阳极反应速度和斜率基本不变表明锈层对阳极过程的 影响不大,锈层下阳极过程仍然是铁溶解反应"但是,锈层对阴极过程有较大影 响"相比之下,8周前的阴极行为变化很小,从8周开始阴极极限电流平台和阴极 反应速度逐渐增加,Tafel斜率逐渐减小"。（塔菲尔斜率表示电化学反应容易 程度，斜率越小表示越容易发生）
Fig2.在动态海水中不同浸泡周期碳钢的极化曲线
随着浸泡时间的增加,阴极和阳极的Tafel斜率基本上变化不大,表明阴 极和阳极的反应机理随着时间的增加没有发生变化,但是阴极电流却是逐 渐增大的,阴极反应速度逐渐增加,腐蚀电流密度随之增大"而在静态海水 中,阴极Tafel斜率一直发生变化,这是两者的不同之处"。
[1].锂离子电池的热电化学研究及其电极材料的计算与模拟_宋刘斌 [2].埋地管道阴极保护电位参数及电位测试技术研究_黄腾飞 [3].在光波_超声波作用下对奥氏体和铁素体不锈钢钝化膜电化学性能的研究_高磊
[1].锂离子电池的热电化学研究及其电极材料的计 算与模拟_宋刘斌
采用电化学-量热联用技术系统地研究以LiFeP04和LiMn204为正极材料 的锂离子电池在不同温度和倍率下充放电过程中的热电化学行为。
[2].埋地管道阴极保护电位参数及电位测试技术研 究_黄腾飞
通过电化学测量技术对土壤的腐蚀性进行了评价,并研究了16Mn钢在 土壤中的阴极极化行为。
[3].在光波、超声波作用下对奥氏体和铁素体不锈钢 钝化膜电化学性能的研究.高磊
•本论文以腐蚀电化学原理及半导体理论为基础，主要使用动电位极化 曲线、交流阻抗谱(EIS)和电容电位法(Mott-Schottky)等电化学研究方法， 对SUS304 奥氏体不锈钢与 SUS430 铁素体不锈钢钝化膜在超声波与光照 条件下的腐蚀性能与半导体性质进行了研究，最后还考察了温度对这两 种不锈钢钝化膜性能的影响。
什么是暂态？
⑴暂态是相对于稳态而言的。当极化条件改变是时，电极会 从一个稳态像另一个稳态转变，期间要经历一个不稳定的、 变化的过渡阶段，这一阶段称为暂态。
⑵暂态过程的特点：暂态过程具有暂态电流，既双电层充电 电流ic。暂态过程中，极化电流包括两部分，一部分用于双 电层充电，称为双电层充电电流；另一部分用于进行电化学 反应，称为法拉第电流。当扩散传质过程处于暂态时，电极 溶液界面附近的扩散层内反应物和产物粒子的浓度不仅是空 间位置的函数，而且是时间的函数。
小结
恒电流法和恒电位法的选择根据具体情况而定，对于单调函数 的极化曲线，即一个电流密度对应一个电位，或一个电位只对 应一个电流密度的情况，两种方法得到同样的稳态极化曲线。 对于极化曲线中有电流极大值时，只能采用恒电位法。反之， 只能采用恒电流法。
说个例子吧？
例如：测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线，由于其具有S形，对应一 个电流有几个电位值，采用恒电流方法，只能测得正程ABEF，返程 FEDA，不能测得真实完整的极化曲线，需要采用恒电势方法。 反之， 如果极化曲线有电势极大值，只能选择恒电流方法。 实质：就是选择自变量，使得在每一个自变量下，只有一个函数值。
暂态测量可以应用在？
1、研究电极表面的覆盖度 2、反应物来源的判断 3、研究氢在Pt电极上的析出机理
two P第a二r章t
参文分析
海水中锈层覆盖碳钢的腐蚀电化学行为
研究
邹研.中国海洋大学.2010.6
本文采用失重法和多种电化学方法(包括极化 曲线、线性极化法、电化学阻抗技术和恒电 位阶跃法)研究了碳钢在静态海水和动态海水 中的长期腐蚀规律。
几种测量金属腐蚀的方法[4]
阳极电位法
对锈蚀作定性判断
线性极化法 交流阻抗法
快速测量锈蚀速度
反应动力学的有关信息,包 括反应阻抗、双电层电容和扩 散过程特征等
[4].张云莲.张震雷.混凝土中钢筋锈蚀电化学测量方法的介绍.浙江大学：材料保 护.2005.9
a.混凝土中钢筋的线性极化曲线示意图
b.钢筋的交流阻抗测试示意图
海洋腐蚀检测中应用的电化学测量
• 电化学测定腐蚀速度的方法可以分为稳态测量、暂态测量和电化学阻 抗法等。
• 常用的稳态测量方法有线性极化电阻法,弱极化法和强极化法。 • 常用的暂态测试方法有暂态线性极化技术、恒电流阶跃法、恒电位阶
跃法、恒电量法等。 • 腐蚀行为测定的电化学方法
(1)电化学阻抗测试 (2)恒电位阶跃测试 (3)线性极化测试 (4)极化曲线测试
指导老师：赵明 作品讲解：李佳潼
材料电化学
one P第a一r章t
理论介绍
电化学测量方法有哪些？
第一类：电化学热力学性质的测量方法[1]。
第二类：单纯依靠电极电势、极化电流的控 制和测量进行动力学性质的测量[2]。
第三类：在电极电势、极化电流的控制和测 量的同时引入光谱波谱技术、扫 描探针显微技术的体系电化学性 质测量方法[3]。