应用电化学课件.
合集下载
《电化学及应用》课件
02
燃料电池具有高效率、低污染、可靠性高等优点，广泛应用于
汽车、船舶、航空航天等领域。
常见的燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷
03
酸燃料电池等。
作原理是通过锂离子在正负极 之间的迁移实现电能的储存和释
放。
锂离子电池具有高能量密度、长 寿命、环保等优点，广泛应用于 手机、笔记本电脑、电动汽车等
原理
电化学反应中，电子转移和离子迁移 是相伴随的，通过电极反应实现电子 转移和能量转化。
电化学的应用领域
能源领域
电化学在能源领域的应用包括电池、燃料电池、太阳 能电池等。
环境领域
电化学技术可用于污水处理、废气处理、重金属离子 去除等环境治理方面。
工业领域
电化学在工业领域的应用包括电镀、电解、电泳等， 可用于金属表面处理和材料制备。
06
电化学在工业领域的应用
电镀与电铸
总结词
电镀和电铸是利用电化学方法在金属表面沉 积金属或合金的过程，主要用于制造装饰品 、艺术品、建筑零件和电子元件等。
详细描述
电镀是将金属或合金通过电解沉积到金属表 面，以增加其耐腐蚀性和美观性。电铸则是 通过电解沉积制造金属或合金的复制品，常 用于制造装饰品和艺术品。
电化学反应动力学
电化学反应速率
表示电化学反应快慢的物理量。
电化学反应机理
描述电化学反应过程的详细步骤和中间产物。
反应速率常数
表示电化学反应速率与反应物浓度之间的关系的常数。
扩散与传质
影响电化学反应速率的因素，包括反应物在电极表面的扩散和传质过程。
03
电化学电池与电池性能
原电池与电解池
原电池
是一种将化学能直接转化为电能的装置，由正负两个电极和电解质溶液组成。
《应用电化学》课件
主要为便携式电子设备、电动车 和混合动力汽车等提供动力。
燃料电池应用
主要用于为电动车和无人机等提 供长续航能力。
电池与燃料电池的优化
电池优化
提高能量密度、降低成本、提高安全 性是当前的研究重点。
燃料电池优化
提高效率和降低成本是主要的研究方 向，同时还需要解决氢储存和运输的 问题。
THANKS
感谢观看
通过优化电化学检测器件的响应范围，拓 宽电化学生物传感器的检测范围，使其能 够检测更多种类的目标物质。
降低交叉干扰
微型化和便携化
在生物分子识别元件的设计和制备过程中 ，应尽量避免交叉干扰，提高电化学生物 传感器的特异性。
通过改进制造工艺和材料选择，实现电化 学生物传感器的微型化和便携化，使其更 适用于现场检测和实时监测。
电流流动
02
03
腐蚀速率
在腐蚀过程中，电流在金属表面 流动，导致金属原子或分子的损 失或转移。
腐蚀速率取决于电流密度、电极 反应动力学和反应物质的扩散速 度等因素。
电化学腐蚀类型
宏电池腐蚀
由于金属表面存在电位差异， 形成微电池，导致金属的损失
。
微电池腐蚀
金属表面微小的电位差异导致 微小的电流流动，引起金属的 损失。
质。
电解反应原理
电解反应涉及电子的传递和离子 的迁移，在电极上发生氧化或还
原反应，生成相应的产物。
电解过程的分类
根据电解反应的类型和电极反应 的不同，电解过程可分为分解、
合成、电镀、电解冶炼等。
电解过程的应用
工业生产
电解过程广泛应用于工业生产中，如电解炼铜、电解铝、氯碱工 业等，通过电解反应将原料转化为产品。
应用电化学的原理
燃料电池应用
主要用于为电动车和无人机等提 供长续航能力。
电池与燃料电池的优化
电池优化
提高能量密度、降低成本、提高安全 性是当前的研究重点。
燃料电池优化
提高效率和降低成本是主要的研究方 向，同时还需要解决氢储存和运输的 问题。
THANKS
感谢观看
通过优化电化学检测器件的响应范围，拓 宽电化学生物传感器的检测范围，使其能 够检测更多种类的目标物质。
降低交叉干扰
微型化和便携化
在生物分子识别元件的设计和制备过程中 ，应尽量避免交叉干扰，提高电化学生物 传感器的特异性。
通过改进制造工艺和材料选择，实现电化 学生物传感器的微型化和便携化，使其更 适用于现场检测和实时监测。
电流流动
02
03
腐蚀速率
在腐蚀过程中，电流在金属表面 流动，导致金属原子或分子的损 失或转移。
腐蚀速率取决于电流密度、电极 反应动力学和反应物质的扩散速 度等因素。
电化学腐蚀类型
宏电池腐蚀
由于金属表面存在电位差异， 形成微电池，导致金属的损失
。
微电池腐蚀
金属表面微小的电位差异导致 微小的电流流动，引起金属的 损失。
质。
电解反应原理
电解反应涉及电子的传递和离子 的迁移，在电极上发生氧化或还
原反应，生成相应的产物。
电解过程的分类
根据电解反应的类型和电极反应 的不同，电解过程可分为分解、
合成、电镀、电解冶炼等。
电解过程的应用
工业生产
电解过程广泛应用于工业生产中，如电解炼铜、电解铝、氯碱工 业等，通过电解反应将原料转化为产品。
应用电化学的原理
应用电化学41金属电沉积和电镀原理ppt课件
特点：它们的极化原因是电化学引起的，因此是电化学极 化，并可从简单盐中沉积出致密的镀层。
2）络离子的还原
设 氰化物镀铜电解液基本组成
CuCN 35g/L（0.4 mol/L） NaCN 48g/L （1.0 mol/L） Cu＋ 与CN－形成的络离子可能有[Cu(CN)2]-、 [Cu(CN)3]2-、 [Cu(CN)4]3-等不同形式，认为主要存在形式是[Cu(CN)3]2其在水中的电离平衡为：[Cu(CN)3]2-＝Cu＋＋3CN－
阴极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更
正，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阴极性镀层。 阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化
学保护作用，如：
铁上镀Sn： Sn2 /Sn －0.14V Fe2 /Fe －0.44V?
形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极
(4) 电铸
提纯金属或湿法冶金
(5) 电加工 某些精密的零件，机械加工困难，可采用电加
工成型技术
(6) 表面处理 制备特殊用途材料如发泡镍、中空镍纤维等
(7) 高科技 如电沉积法制备一维纳米线
(8) 材料制备 制备催化材料、复合材料、金属膜材料等
常规电镀对电镀层的基本要求： 通常对电镀层要求：
镀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀 镀层结构致密、孔隙率小等。 进一步要求：镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度、
自行车轮镀铜镍铬； 吊灯等灯具电镀仿金镀层或仿银镀层； 仪器仪表盘装饰性电镀缎面镍；
功能性镀层 功能性镀层是具有特定功能和特定意义的镀层， 通常是只对 某一种零件和某一种特殊使用条件下所要求的特殊功能，因 此功能性镀层包括的项目较多，而且随着技术的发展和应用 的开发，今后还会越来越多，如： •耐磨镀层： 提高零件的表面硬度，增加抗磨损性能（如直 轴、曲轴、气缸， 纺织机械中的各种辊桶镀硬铬或喷涂陶磁 微粒）； •减磨镀层： 多用于滑动接触面，需要电镀韧性好的金属， 如轴瓦，轴套等镀Sn、Pb-Sn、Pb-In等；
2）络离子的还原
设 氰化物镀铜电解液基本组成
CuCN 35g/L（0.4 mol/L） NaCN 48g/L （1.0 mol/L） Cu＋ 与CN－形成的络离子可能有[Cu(CN)2]-、 [Cu(CN)3]2-、 [Cu(CN)4]3-等不同形式，认为主要存在形式是[Cu(CN)3]2其在水中的电离平衡为：[Cu(CN)3]2-＝Cu＋＋3CN－
阴极性镀层 当镀层与基体金属形成腐蚀电池时，镀层因电位比基体更
正，基体金属首先受到腐蚀溶解，这时镀层为阴极性镀层。 阴极性镀层仅能对基体起到机械保护作用，不能起到电化
学保护作用，如：
铁上镀Sn： Sn2 /Sn －0.14V Fe2 /Fe －0.44V?
形成腐蚀电池时，Sn为阴极，Fe为阳极
(4) 电铸
提纯金属或湿法冶金
(5) 电加工 某些精密的零件，机械加工困难，可采用电加
工成型技术
(6) 表面处理 制备特殊用途材料如发泡镍、中空镍纤维等
(7) 高科技 如电沉积法制备一维纳米线
(8) 材料制备 制备催化材料、复合材料、金属膜材料等
常规电镀对电镀层的基本要求： 通常对电镀层要求：
镀层与基体结合牢固，一定的厚度及厚度均匀 镀层结构致密、孔隙率小等。 进一步要求：镀层内应力小、柔韧性好、有一定的硬度、
自行车轮镀铜镍铬； 吊灯等灯具电镀仿金镀层或仿银镀层； 仪器仪表盘装饰性电镀缎面镍；
功能性镀层 功能性镀层是具有特定功能和特定意义的镀层， 通常是只对 某一种零件和某一种特殊使用条件下所要求的特殊功能，因 此功能性镀层包括的项目较多，而且随着技术的发展和应用 的开发，今后还会越来越多，如： •耐磨镀层： 提高零件的表面硬度，增加抗磨损性能（如直 轴、曲轴、气缸， 纺织机械中的各种辊桶镀硬铬或喷涂陶磁 微粒）； •减磨镀层： 多用于滑动接触面，需要电镀韧性好的金属， 如轴瓦，轴套等镀Sn、Pb-Sn、Pb-In等；
应用电化学PPT课件
（3）一次电池 电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池。这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。
2、 性能指标
（1）容量：是指1A电流持续通过1h所给出的电量（It)，按Faraday定律计算得到的。
（2）理论质量比能量：是指1Kg反应物所产生的电能（W•h • Kg)。
六、新型化学电源
1、锂电池
2、导电高聚物电池
3、液结光伏电池
Li 离子电池
Li 离子电池的工作原理
负极： 石墨，焦炭
正极：
负极反应：
正极反应：
总反应：
Li 离子电池
Li离子电池的结构示意图Leabharlann 负极正极锂离子
Li 离子电池
Li离子电池的优点：
1。通讯，如手机；
Li离子电池的用途：
应用电化学
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类
2、 性能指标
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。
1、化学电源分类
（2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
1。重量轻（从金属壳到塑料壳），能量密度大；
2。优良、安全，有防暴阀，无环境污染；
3。循环寿命较长；
4。成本较低。
2。电子器件，电脑等；
3。人造器官用电，如心脏起博器等。
精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。 更多精品文档，欢迎浏览。
（3）化学电源的寿命包括使用寿命、充放寿命和贮存寿命。
三 、一次电池
2、 性能指标
（1）容量：是指1A电流持续通过1h所给出的电量（It)，按Faraday定律计算得到的。
（2）理论质量比能量：是指1Kg反应物所产生的电能（W•h • Kg)。
六、新型化学电源
1、锂电池
2、导电高聚物电池
3、液结光伏电池
Li 离子电池
Li 离子电池的工作原理
负极： 石墨，焦炭
正极：
负极反应：
正极反应：
总反应：
Li 离子电池
Li离子电池的结构示意图Leabharlann 负极正极锂离子
Li 离子电池
Li离子电池的优点：
1。通讯，如手机；
Li离子电池的用途：
应用电化学
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类
2、 性能指标
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。
1、化学电源分类
（2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
1。重量轻（从金属壳到塑料壳），能量密度大；
2。优良、安全，有防暴阀，无环境污染；
3。循环寿命较长；
4。成本较低。
2。电子器件，电脑等；
3。人造器官用电，如心脏起博器等。
精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。 更多精品文档，欢迎浏览。
（3）化学电源的寿命包括使用寿命、充放寿命和贮存寿命。
三 、一次电池
应用电化学
Li离子电池的用途：
1。通讯，如手机； 2。电子器件，电脑等； 3。人造器官用电，如心脏起博器等。
精品课件文档，欢迎下载，下 载后可以复制编辑。
更多精品文档，欢迎浏览。
高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
应用电化学
§10.4 化学电源
一 、化学电源的特点
（1）能量转换效率高 （2） 污染相对较少 （3） 便于使用
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类 2、 性能指标
1、化学电源分类
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃 料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作 为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃 料电池。 （2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后 可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利 用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
1。通讯，如手机； 2。电子器件，电脑等； 3。人造器官用电，如心脏起博器等。
精品课件文档，欢迎下载，下 载后可以复制编辑。
更多精品文档，欢迎浏览。
高速电主轴在卧式镗铣床上的应用 越来越 多，除 了主轴 速度和 精度大 幅提高 外，还 简化了 主轴箱 内部结 构，缩 短了制 造周期 ，尤其 是能进 行高速 切削， 电主轴 转速最 高可大10000r/min以 上。不 足之处 在于功 率受到 限制， 其制造 成本较 高，尤 其是不 能进行 深孔加 工。而 镗杆伸 缩式结 构其速 度有限 ，精度 虽不如 电主轴 结构， 但可进 行深孔 加工， 且功率 大，可 进行满 负荷加 工，效 率高， 是电主 轴无法 比拟的 。因此 ，两种 结构并 存，工 艺性能 各异， 却给用 户提供 了更多 的选择 。
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
应用电化学
§10.4 化学电源
一 、化学电源的特点
（1）能量转换效率高 （2） 污染相对较少 （3） 便于使用
二、 化学电源的性能指标
1、 化学电源的分类 2、 性能指标
1、化学电源分类
（1）燃料电池 又称为连续电池，一般以天然燃 料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作 为负极的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃 料电池。 （2）二次电池 又称为蓄电池。这种电池放电后 可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利 用。如常见的铅蓄电池和其它可充电电池等。
应用电化学全套课件243p
阐述电化学传感器在生物医学、环境 监测等领域的应用及生物电化学的最
新研究进展。
电化学能源存储与转换
介绍电化学能源存储与转换技术的最 新研究成果，如超级电容器、电化学 燃料电池等。
电化学合成与绿色化学
探讨电化学合成在绿色化学中的应用 及最新研究成果，如电催化合成氨、 电化学还原二氧化碳等。
未来发展趋势预测及挑战分析
燃料电池汽车发展现状与挑战
发展现状
燃料电池汽车采用氢气作为燃料，通过电化学反应产生电能 驱动汽车行驶，具有零排放、高效率等优点。目前，燃料电 池汽车在技术、产业化和商业化方面取得了一定进展。
挑战
燃料电池汽车仍面临着氢气储存和运输、催化剂成本、基础 设施建设等方面的挑战，需要进一步加大研发和推广力度。
02
应用电化学原理
电化学能量转换与储存
03
能量转换基本原理
电池工作原理及分类
超级电容器
阐述电化学系统中电能与化学能之间的转 换关系及效率。
详细介绍各类电池（如原电池、蓄电池、 燃料电池等）的工作原理、性能特点及应 用领域。
阐述超级电容器的储能原理、优缺点以及 在快速充放电领域的应用。
电化学合成与分解
电化学合成方法
介绍通过电解、电沉积、有机电化学合成等手 段制备新材料或化合物的原理和方法。
电化学分解原理
阐述利用电解作用将复杂化合物分解为简单物 质的过程及原理。
电化学合成与分解的应用
举例说明电化学合成与分解在有机合成、无机材料制备等领域的应用实例。
电化学传感器与检测
1 2
电化学传感器原理
介绍电化学传感器的工作原理、分类及特点，如 电位型、电流型和电导型传感器等。
通过改进电极材料、电解质和电池结构等方式，可以提高锂离子电池 的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能。
新研究进展。
电化学能源存储与转换
介绍电化学能源存储与转换技术的最 新研究成果，如超级电容器、电化学 燃料电池等。
电化学合成与绿色化学
探讨电化学合成在绿色化学中的应用 及最新研究成果，如电催化合成氨、 电化学还原二氧化碳等。
未来发展趋势预测及挑战分析
燃料电池汽车发展现状与挑战
发展现状
燃料电池汽车采用氢气作为燃料，通过电化学反应产生电能 驱动汽车行驶，具有零排放、高效率等优点。目前，燃料电 池汽车在技术、产业化和商业化方面取得了一定进展。
挑战
燃料电池汽车仍面临着氢气储存和运输、催化剂成本、基础 设施建设等方面的挑战，需要进一步加大研发和推广力度。
02
应用电化学原理
电化学能量转换与储存
03
能量转换基本原理
电池工作原理及分类
超级电容器
阐述电化学系统中电能与化学能之间的转 换关系及效率。
详细介绍各类电池（如原电池、蓄电池、 燃料电池等）的工作原理、性能特点及应 用领域。
阐述超级电容器的储能原理、优缺点以及 在快速充放电领域的应用。
电化学合成与分解
电化学合成方法
介绍通过电解、电沉积、有机电化学合成等手 段制备新材料或化合物的原理和方法。
电化学分解原理
阐述利用电解作用将复杂化合物分解为简单物 质的过程及原理。
电化学合成与分解的应用
举例说明电化学合成与分解在有机合成、无机材料制备等领域的应用实例。
电化学传感器与检测
1 2
电化学传感器原理
介绍电化学传感器的工作原理、分类及特点，如 电位型、电流型和电导型传感器等。
通过改进电极材料、电解质和电池结构等方式，可以提高锂离子电池 的能量密度、功率密度、循环寿命和安全性能。
应用电化学PPT课件
应用电化学发展趋势与挑战
发展趋势
随着新能源、环保等领域的快速发 展，应用电化学在能源存储与转换、 环境电化学等方面呈现出广阔的应 用前景。
挑战
应用电化学面临着电极材料性能、 反应机理、稳定性等方面的挑战， 需要加强基础研究和应用创新。
学生自我评价与建议
自我评价
通过本课程的学习，我对应用电化学有了更深入的了解，掌握了基本的电化学 知识和实验技能，但在理论理解和实践应用方面还需加强。
03
CATALOGUE
电化学应用技术
电镀与电沉积技术
电镀原理
通过电解作用在金属表面沉积一层金属或合金，以改善其表面性 能。
电镀种类
包括镀铬、镀锌、镀金、镀银等多种类型，广泛应用于机械制造、 电子电器等领域。
电沉积技术
利用电化学原理在导体或半导体表面沉积金属、合金或化合物，制 备具有特定功能的薄膜材料。
通过测量电解过程中电流-电压曲线 变化，对环境中的污染物进行定性和 定量分析。
06
CATALOGUE
电化学实验方法与技术
电化学实验安全知识
实验室安全规则
必须遵守实验室各项安 全规定，注意防火、防 爆、防毒等。
仪器安全使用
使用电器设备时，应注 意防止触电和短路；使 用高温设备时，应防止 烫伤和火灾。
应用电化学PPT课件
CATALOGUE
目 录
• 引言 • 电化学基础知识 • 电化学应用技术 • 电化学在能源领域的应用 • 电化学在环境领域的应用 • 电化学实验方法与技术 • 课程总结与展望
01
CATALOGUE
引言
电化学概述
电化学是研究电与化学变化之间 相互关系的科学，涉及电能与化
学能之间的转换。
应用电化学(课堂PPT)
formation & transformation
of matters
Electric power
Chemical
Energy
power
conversion
6
电化学作为基础科学的研究范围
Solid-liquid interface
Interfacial charge transfer
Mass transport
分类 ①金属电极：由金属及相应离子组成，其特点是氧化还原对可 以迁越相界面，如Cu2+｜Cu。 ②氧化还原电极：由惰性金属电极及溶液中氧化还原离子对组 成，特点是氧化还原对不能迁越相界面。如，Pt｜Fe2+，Fe3+等。
15
③气体电极：由惰性金属电极及氧化还原对 中一个组元为气体组成的 ，如氢电极Pt｜ H2(g)｜H+(aq)。
9
两类导体
Electronic conductors（Metals、Semiconductors);
Ionic conductors (electrolyte solutions, solid electrolyte, ionic liquid, melted salts);
Note: Ionic conductors alone can not constitute a closed circuit to conduct current.
How? --- The reaction mechanism and kinetics (rates)
主要研究内容:
• 反应速率~电势间的依赖关系（The Reaction rate ~ Potential dependence and the nature behind）
应用电化学演示课件(PPT)整理版
2024/1/30
5
原电池与电解池工作原理
原电池
将化学能转化为电能的装置，其工作原理基于氧化还原反应 。
电解池
在外加电压作用下，使电解质溶液发生电解反应的装置。
2024/1/30
6
离子导体与电子导体特性
离子导体
依靠离子的迁移来导电的物质，如电解质溶液和离子晶体。
电子导体
依靠自由电子的迁移来导电的物质，如金属和石墨。
2024/1/30
22
05
电化学传感器技术及应用
2024/1/30
23
电化学传感器基本原理及类型
电化学传感器定义
利用电化学原理将被测物质浓度 转换为电信号进行检测的器件。
2024/1/30
工作原理
基于被测物质与敏感电极之间的化 学反应，通过测量电极电位、电流 等电学量实现物质浓度检测。
类型
根据敏感电极材料和反应原理不同 ，可分为电位型、电流型、电导型 和电容型等。
碳基超级电容器研究进展
碳材料作为电极
具有高比表面积、良好导电性和化学稳定性等特点，是超级电容器的主要电极材料。
研究进展
近年来，碳纳米管、石墨烯等新型碳材料的出现为碳基超级电容器的发展带来了新的突破，提高了其能量密度和 功率密度。
2024/1/30
20
金属氧化物超级电容器性能分析
金属氧化物电极
如RuO2、MnO2等，具有较高的理论比电容和优异的电化学性能。
2024/1/30
13
锂离子电池结构组成与工作原理
01
02
03
结构组成
正极、负极、隔膜、电解 液
2024/1/30
工作原理
锂离子在正负极之间往返 嵌入和脱出，实现充放电 过程
第10章 应用电化学2 优质课件
即溶液pH应控制在大于2.72
第十章 应用电化学
§10.3金属的电化学腐蚀和防护
金属的腐蚀:
金属的表面和周围介质发生了化学作用 或电化学作用,因而使金属受到损坏的现象, 通常称为金属的腐蚀.
金属腐蚀造成的废旧钢铁
金属腐蚀造成的水污染
金属腐蚀分两类： （1）化学腐蚀 金属表面与介质如气体或非电 解质液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为 化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时无电流产生。
氧电极的E(Ox|Red)- pH图
氧电极的E(Ox|Red)- pH图
H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2) 氧电极：O2+4H++4e - →2H2O
E(O2，H 2 O)
=E $
(O2，H
2 O)+
RT 4F
ln(aO2
a4 H+
)
1.229V+ RT ln( pO2 ) 0.0592pH 4F p$
1
2
0.41V
两种二价金属离子
M
2
,
M
2 2
,
c
1mol
dm3 ,
1
2
0.21V
四、两种离子共同析出
条件： 1，析 2，析
1
RT nF
ln c1
1
2
RT nF
ln c2
2
例： Sn2
0.136V
,
第十章 应用电化学
§10-2 实际电解过程
一、电解定律和电能效率 1.电解定律：
m MQ M It nF nF
第十章 应用电化学
§10.3金属的电化学腐蚀和防护
金属的腐蚀:
金属的表面和周围介质发生了化学作用 或电化学作用,因而使金属受到损坏的现象, 通常称为金属的腐蚀.
金属腐蚀造成的废旧钢铁
金属腐蚀造成的水污染
金属腐蚀分两类： （1）化学腐蚀 金属表面与介质如气体或非电 解质液体等因发生化学作用而引起的腐蚀，称为 化学腐蚀。化学腐蚀作用进行时无电流产生。
氧电极的E(Ox|Red)- pH图
氧电极的E(Ox|Red)- pH图
H2(pH2)|H2SO4(aq)|O2(pO2) 氧电极：O2+4H++4e - →2H2O
E(O2，H 2 O)
=E $
(O2，H
2 O)+
RT 4F
ln(aO2
a4 H+
)
1.229V+ RT ln( pO2 ) 0.0592pH 4F p$
1
2
0.41V
两种二价金属离子
M
2
,
M
2 2
,
c
1mol
dm3 ,
1
2
0.21V
四、两种离子共同析出
条件： 1，析 2，析
1
RT nF
ln c1
1
2
RT nF
ln c2
2
例： Sn2
0.136V
,
第十章 应用电化学
§10-2 实际电解过程
一、电解定律和电能效率 1.电解定律：
m MQ M It nF nF
应用电化学课件第三章化学电源
要点二
详细描述
质子交换膜燃料电池以质子交换膜为媒介，通过电化学反 应产生电能。在电池中，氢气在阳极被氧化成氢离子和电 子，氢离子通过质子交换膜传递到阴极，与氧气和电子反 应生成水。电子通过外电路传递形成电流，为外部负载提 供电力。质子交换膜燃料电池具有较高的能量密度和效率 ，且工作温度较低，因此被广泛应用于汽车、便携式电源 等领域。
甲醇燃料电池
总结词
甲醇燃料电池是一种以甲醇为燃料，通 过电化学反应产生电能的装置。
VS
详细描述
甲醇燃料电池以甲醇为燃料，通过电化学 反应产生电能。甲醇在阳极被氧化生成甲 醛和电子，电子通过外电路传递形成电流 ，为外部负载提供电力。同时，在阴极上 ，氧气与电子和水反应生成水。
磷酸燃料电池
总结词
磷酸燃料电池是一种以磷酸为电解质，通过 电化学反应产生电能的装置。
应用电化学课件第三章化学 电源
目录
• 化学电源概述 • 一次电池 • 二次电池 • 燃料电池 • 化学电源的应用
01
化学电源概述
定义与分类
定义
化学电源是一种将化学能直接转 化为电能的装置，也称为电池。
分类
根据工作原理和特点，化学电源 可分为一次电池、二次电池、燃 料电池等类型。
工作原理与特点
和充电效率较低，且存在一定的环境污染问题。
镍镉电池
总结词
镍镉电池是一种可充电的二次电池，具有较高的能量密度和自放电率较低的优点，但存在记忆效应和重金属污染 问题。
详细描述
镍镉电池由正极、负极、电解液和隔膜组成，正极为氢氧化镍，负极为镉。在充电过程中，正极上的氢氧化镍发 生还原反应，负极上的镉发生氧化反应。镍镉电池的优点包括较高的能量密度、自放电率较低、可快速充电以及 较好的耐过充过放能力。然而，其存在记忆效应和重金属污染问题，且镉资源有限。
应用电化学PPT课件
• 对环境污染小：没有硫氧化物和氮氧化物的
排放，也降低了二氧化碳的排放，噪音排放 也因无机械振动而降低。
• 燃料使用范围广，电池负荷反应快，响应高
等优点。
13
金属腐蚀防护
• 金属腐蚀在生活中十分常见，全世界每年因
腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产 量的1/4以上，我国因腐蚀造成的经济损失 达200亿以上。因此金属腐蚀防护研究具有 很高的现实意义。
促进了社会经济的发展,对解决人类社会面 临的能源、交通、材料、环保、信息、生命 等问题,已经作出并正在作出巨大的贡献。
2
应用电化学在国民经济中的应用 • 化学电池与燃料电池 • 金属腐蚀保护 • 金属精炼与表面精饰 • 电化学传感器
3
化学电池与燃料电池
• 一、燃料电池基本介绍 • 二、燃料电池工作原理 • 三、燃料电池应用举例 • 四、燃料电池前景展望
15
阴极保护
• 当PH在0~9之间时，可
以通过将铁的电势降低 到Fe2+/Fe的平衡电位 0.6V以下，使之进入稳 定区（虚线位置）来避 免腐蚀。具体是将金属 与直流电源阴极相连， 从而保护金属，这种方 法称为阴极保护。在防 护金属设备被海水腐蚀 上非常有效。
16
阳极保护
• 将金属与直流电源阳极连
11
• 索尼公司研发出一种锂燃料电池，利用甲醇作燃料，
可用于手机、MP3等电子设备的瞬间充电，用锂聚合 物控制作用，克服了传统燃料电池功率不足的缺点， 瞬间电流可达3W。
12
燃料电池的展望
• 燃料电池作为新型燃料电池，具有以下优势： • 能量转化效率高：不经过燃烧，直接将化学
能转化为电能，不受卡诺循环节制，效率可 达45%~60%，而火力发电站和核电站只有 30%~40%
排放，也降低了二氧化碳的排放，噪音排放 也因无机械振动而降低。
• 燃料使用范围广，电池负荷反应快，响应高
等优点。
13
金属腐蚀防护
• 金属腐蚀在生活中十分常见，全世界每年因
腐蚀而造成的金属损失相当于全世界金属产 量的1/4以上，我国因腐蚀造成的经济损失 达200亿以上。因此金属腐蚀防护研究具有 很高的现实意义。
促进了社会经济的发展,对解决人类社会面 临的能源、交通、材料、环保、信息、生命 等问题,已经作出并正在作出巨大的贡献。
2
应用电化学在国民经济中的应用 • 化学电池与燃料电池 • 金属腐蚀保护 • 金属精炼与表面精饰 • 电化学传感器
3
化学电池与燃料电池
• 一、燃料电池基本介绍 • 二、燃料电池工作原理 • 三、燃料电池应用举例 • 四、燃料电池前景展望
15
阴极保护
• 当PH在0~9之间时，可
以通过将铁的电势降低 到Fe2+/Fe的平衡电位 0.6V以下，使之进入稳 定区（虚线位置）来避 免腐蚀。具体是将金属 与直流电源阴极相连， 从而保护金属，这种方 法称为阴极保护。在防 护金属设备被海水腐蚀 上非常有效。
16
阳极保护
• 将金属与直流电源阳极连
11
• 索尼公司研发出一种锂燃料电池，利用甲醇作燃料，
可用于手机、MP3等电子设备的瞬间充电，用锂聚合 物控制作用，克服了传统燃料电池功率不足的缺点， 瞬间电流可达3W。
12
燃料电池的展望
• 燃料电池作为新型燃料电池，具有以下优势： • 能量转化效率高：不经过燃烧，直接将化学
能转化为电能，不受卡诺循环节制，效率可 达45%~60%，而火力发电站和核电站只有 30%~40%
应用电化学电化学理论基础PPT课件
电化学脱硝技术
利用电化学方法将废气中的氮氧化物转化为氮气和水等无害物质。
重金属离子回收技术展示
01
电镀废液处理
通过电解作用将废液中的重金属 离子还原为金属单质，实现重金 属的回收和废液的净化。
02
电池回收技术
03
电化学冶金技术
利用电化学方法将废旧电池中的 重金属离子提取出来，实现资源 的再利用。
通过电解作用从矿石或冶金废渣 中提取金属或其化合物，实现资 源的综合利用。
燃料电池类型
详细介绍质子交换膜燃料电池 （PEMFC）、固体氧化物燃料电池 （SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等 主流燃料电池的特点及应用领域。
锂离子电池工作原理及性能评估
锂离子电池工作原理
深入解析锂离子电池的充放电过程，包括锂离子在正负极之间的 嵌入和脱出机制。
电池性能评估指标
介绍锂离子电池性能评估的主要指标，如能量密度、功率密度、 循环寿命、安全性等。
迁移过程
离子在电场作用下的定向移动，形成 电流。
界面现象及双电层结构
界面现象
不同相之间的界面上发生的特殊现象，如吸附、润湿、电毛细现象 等。
双电层结构
电极与电解质溶液界面上的电荷分布结构，包括紧密层和分散层。 紧密层内电荷密度高，分散层内电荷密度逐渐降低。
02
应用电化学领域概述
能源转换与储存技术
06
总结回顾与拓展思考
关键知识点总结回顾
电化学基本概念
包括电解质、电极、电位等核心概念的定义与性 质。
电化学体系分析
介绍不同类型电化学体系的组成、工作原理及应 用，如原电池、电解池和腐蚀电池等。
电化学反应原理
阐述电化学反应的基本过程，包括电荷转移、物 质传递和界面反应等。
利用电化学方法将废气中的氮氧化物转化为氮气和水等无害物质。
重金属离子回收技术展示
01
电镀废液处理
通过电解作用将废液中的重金属 离子还原为金属单质，实现重金 属的回收和废液的净化。
02
电池回收技术
03
电化学冶金技术
利用电化学方法将废旧电池中的 重金属离子提取出来，实现资源 的再利用。
通过电解作用从矿石或冶金废渣 中提取金属或其化合物，实现资 源的综合利用。
燃料电池类型
详细介绍质子交换膜燃料电池 （PEMFC）、固体氧化物燃料电池 （SOFC）、碱性燃料电池（AFC）等 主流燃料电池的特点及应用领域。
锂离子电池工作原理及性能评估
锂离子电池工作原理
深入解析锂离子电池的充放电过程，包括锂离子在正负极之间的 嵌入和脱出机制。
电池性能评估指标
介绍锂离子电池性能评估的主要指标，如能量密度、功率密度、 循环寿命、安全性等。
迁移过程
离子在电场作用下的定向移动，形成 电流。
界面现象及双电层结构
界面现象
不同相之间的界面上发生的特殊现象，如吸附、润湿、电毛细现象 等。
双电层结构
电极与电解质溶液界面上的电荷分布结构，包括紧密层和分散层。 紧密层内电荷密度高，分散层内电荷密度逐渐降低。
02
应用电化学领域概述
能源转换与储存技术
06
总结回顾与拓展思考
关键知识点总结回顾
电化学基本概念
包括电解质、电极、电位等核心概念的定义与性 质。
电化学体系分析
介绍不同类型电化学体系的组成、工作原理及应 用，如原电池、电解池和腐蚀电池等。
电化学反应原理
阐述电化学反应的基本过程，包括电荷转移、物 质传递和界面反应等。
应用电化学课件
应用电化学课件目录•电化学基础•电化学应用•电极材料•电化学性能测试与表征•电化学在能源领域的应用•电化学在环境领域的应用•电化学在生物医学领域的应用01电化学基础电化学体系原电池将化学能转变为电能的装置，如丹尼尔电池、铅蓄电池等。
电解池通过外加电源使电解质溶液或熔融电解质发生电解反应的装置，如电解水、电解熔融氯化钠等。
电镀池利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，如镀锌、镀银等。
电极上发生的氧化或还原反应，决定电池的电压和电流。
电极反应电极电位电极极化电极反应的趋势和程度，受温度、压力、浓度等因素影响。
电极上有电流通过时，电极电位偏离平衡电位的现象。
030201电极过程在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物，如酸、碱、盐等。
电解质电解质溶液中正负离子在电场作用下的定向移动。
离子迁移衡量电解质溶液导电能力的物理量，与溶液中离子浓度和迁移率有关。
电导率电解质溶液02电化学应用1 2 3介绍干电池、铅酸电池、锂离子电池等常见电池的工作原理、性能特点及应用领域。
电池种类与工作原理阐述燃料电池的工作原理，包括氢氧燃料电池、直接甲醇燃料电池等，以及关键技术和挑战。
燃料电池原理与技术讲解电池性能的主要评价指标，如电压、容量、能量密度、功率密度等，以及测试方法和标准。
电池性能评价电池与燃料电池03电镀层性能评价讲解电镀层性能的主要评价指标，如结合力、耐腐蚀性、硬度等，以及测试方法和标准。
01电解原理及应用阐述电解的基本原理，包括电解质的选择、电极反应和电解过程控制等，以及电解在冶金、化工等领域的应用。
02电镀原理及技术介绍电镀的基本原理，包括电镀液的组成、电极过程、镀层结构和性能等，以及电镀工艺和设备。
电解与电镀阐述电化学传感器的工作原理，包括离子选择性电极、气敏电极、生物传感器等，以及传感器的响应机制和选择性。
电化学传感器原理介绍电化学传感器在环境监测、生物医学、食品安全等领域的应用，如pH 计、血糖仪、气体检测仪等。
电化学应用ppt课件
电镀技术原理及应用领域
电镀技术原理
电镀是利用电解原理在某些金属表面 上镀上一薄层其它金属或合金的过程， 利用电解作用使金属或其它材料制件 的表面附着一层金属膜的工艺。
电镀技术应用领域
电镀技术广泛应用于机械制造、轻工、 电子等行业，如提高零件的耐磨性、 导电性、抗腐蚀性及增进美观等作用。
电化学沉积技术制备薄膜材料
应用
金属元素测定，有机物分析等。
库仑分析法
原理
通过测量电解过程中所消耗的电量进行定量 分析。
特点
准确度高，重现性好，但仪器价格较高。
分类
恒电流库仑法和恒电位库仑法。
应用
痕量物质测定，环境监测等。
伏安法与极谱法
原理
通过测量电解过程中电流-电压曲线 进行定量分析。
分类
线性扫描伏安法、循环伏安法、方波 伏安法等；经典极谱法和现代极谱法 （如示波极谱法）。
电化学合成纳米材料是利用电化学方法在 电极表面或溶液中合成纳米材料的过程， 通过控制电位、电流、温度等参数，可以 制备出不同形貌和尺寸的纳米材料。
VS
纳米材料制备方法
电化学合成纳米材料的方法包括模板法、 脉冲电沉积法、循环伏安法等，这些方法 具有操作简单、反应条件温和、易于控制 等优点。
其他新型电化学合成技术介绍
通过电场作用，驱动土壤中的污染物向电极移动并富集，实现土 壤修复的效果。
电热修复技术
利用电加热原理，提高土壤温度并促进污染物挥发或降解，达到 土壤修复的目的。
电化学淋洗技术
通过电化学反应产生的淋洗液对土壤进行淋洗，去除土壤中的污 染物并实现土壤修复。
感谢您的观看
THANKS
电解质
含有自由离子的导体，可以是固体、 液体或气体。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.2.1 隔膜槽电解法
1. 电解反应
阳极： 2Cl– →Cl2 + 2e
ψθ = 1.36V
阴极： 2H2O + 2e →H2 + 2OH– ψθ = – 0.83V
则理论分解电压：
θ
E e = 1.36 + 0.83 = 2.19V
总反应： 2NaCl + 2H2O ＝2NaOH + Cl2 + H2
电解时，阴极溶液约含NaCl 4.53mol/L，NaOH 2.5mol/L， 在阳极可能放电的离子有Cl–、OH–，在阴极可能放电的有 Na+和H+，以下分别计算其平衡电极电势和析出电势：
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.1 概述
（2）槽电压V 要是电流通过电解槽，外电源必须对电解槽的两极施
加一定的电压（或称电势），这就是槽电压V。 理论分解电压（没有电流流过电解槽时的槽电压）：
Ee = ψ+ –ψ– 实际电解时，一定有电流流过电解槽，电极发生极化 出现了超电势η，还有溶液电阻引起的电位降IRsol和电解 槽的各种欧姆损失，其中包括电极本身电阻、隔膜电阻、 导线与电极接触的电阻等。因此，实际槽压为：
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.2 氯碱工业
电解氯化钠水溶液生产烧碱、氯气、氢气，是电解工 业中生产规模最大的，又称氯碱工业。
产品主要用作工业原料，氯碱工业在产量上仅次于硫 酸和化肥的重要无机化学工业。目前存在三种电解生产方 法。三种方法采用的电解槽式样分别为隔膜槽、汞槽和离 子膜槽，其中离子膜槽是最新的一种。现在重点介绍隔膜 槽电解法。
重点：电解合成中的基本概念和术语，氯碱工业中的 电解反应和原理
难点：氯碱工业中的电解槽构造
课后作业：课后习题25、27、30
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
第五章 无机物的电解工业
§5.1 概述 §5.2 氯碱工业 §5.3 氯酸盐和高氯酸盐的电合成 §5.4 锰化合物的电解合成（自学） §5.5 电解法生产过氧化氢 §5.6 水的电解
V = Ee + ∣ηA∣ + ∣ηC∣ + IRsol + IR
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.1 概述
（3）时空产率（space time yield，STY） 时空产率指单位体积的电解槽在单位时间内所生产的
产品的数量。通常以mol·L–1·h–1为单位。 时空产率（STY）与流过单位体积反应器的有效电流
（3）有些电解槽结构复杂，电极间电器绝缘，隔膜的 制造、保护和调换比较困难。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19Fra bibliotek§5.1 概述
（4）电极易受污染，活性不易维持，阳极尤易受到腐 蚀。
3. 几个重要的基本概念和术语 （1）电流效率ηI与电能效率ηE
电流效率ηI是制取一定量物质所必需的理论消耗电 量与实际消耗电量的比值：
ηI = (Q/Qr) ×100% Q：理论电量，Qr：实际消耗电量
Q = (m/M) ×zF Qr = It
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.1 概述
电能效率ηE是为获得一定量产品，根据热力学计算 所需的理论能耗与实际能耗之比。电功W等于电压V和电 量Q的乘积，即：
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.1 概述
温升高300K以上。因此，一般的电化学工业过程均可在 常温常压下进行。
（3）易控制反应的方向。通过控制电势，选择适当的 电极等方法，易实现电解反应的控制，避免副反应，得到 所希望的产品。
（4）环境污染少，产品纯净。电合成中一般不外加化 学氧化剂或还原剂，杂质少，产品纯。且化学工业易实现 自动、连续、密闭生产，对环境造成的污染少。
成正比，因此它与电流密度（超电势、电活性物质的浓度 和质量传输方式）、电流效率和单位体积电极的活性表面 积有关。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.2 氯碱工业
§5.2.1 隔膜槽电解法 §5.2.2 汞槽电解法（自学） §5.2.3 离子膜槽电解法（自学） §5.2.4 氯碱工业未来发展的展望（自学）
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.1 概述
2. 电化学合成的不足
（1）消耗大量电能。例如每生产1吨铝耗电18500kW·h 生产1吨氢氧化钠耗电3150kW·h，电解锌每吨耗电 6000kW·h。故在电能供给不足的地区难以大规模发展电 化学生产工艺。
（2）占用厂房面积大。由于生产中要同时用许多电解 槽，一些前处理还要占用厂房等。另外，要实现各槽在相 同条件下运行，需较高的技术水平和管理水平。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
§5.1 概述
1. 电解合成法的优点 （1）许多用化学合成法不能生产的物质，往往可用电 解合成法生产。它通过调节电位的方法，给在电极上发生 的分子提供足够的能量，因而可以生产某些氧化性或还原 性很强的物质。若采用非水溶剂或熔盐电解，则阳极电位 可达+3V，阴极电位可达–3V。 （2）可在常温常压下进行，电合成主要通过调节电位 区改变反应的活化能，据计算，超电势改变1V，可使反 应活化能降低40kJ·mol–1左右，从而使反应速率增加约107 倍。如果通过升温的办法达到此目的，则必须把温度从室
应用电化学电子教案—第五章
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/8/19
学习内容与任务
上次课复习：电化学原理在工业上的应用，由在化工 中经常使用的化学试剂的来源引入本次课程内容
教学要求：了解电解合成法的优缺点，掌握电解合成 中的基本概念和术语，掌握氯碱工业中的电解反应和原理 ，了解电解槽构造
W = V·Q 理论能耗为理论分解电压Ee和理论电量Q的乘积，即：
W = Ee ·(m/M)zF 实际能耗Wr为实际槽电压V与实际消耗电量Qr的乘积，即
Wr = V·Qr 则ηE = (W/Wr) ×100% = (EeQ/VQr) = (Ee/V) ηI = ηV·ηI 式中，ηV = Ee/V，称为电压效率。