应用电化学

应用电化学

(Applied Electrochemistry)

目的和要求

应用电化学是为化学专业本科生开设的一门选修课. 它主要讲授应用电化学的三个重要分支学科: 金属电沉积, 化学电源, 腐蚀电化学. 希望通过本科程的讲授, 让学生对与人类生活密切相关的若干应用电化学生产过程的基本原理和应用范围有一定的了解和掌握. 课程以介绍各个相关应用电化学工业过程的基本原理和研究方法为主, 也兼顾介绍一些生产工艺和发展方向等. 本课程也可作为材料化学及化学工程专业本科生的选修课.

基本内容及学时分配

第一章应用电化学简介 (1学时)

1.1应用电化学(电化学工程与技术)的研究内容及其发展状况

1.2本课程内容简介

第二章化学电源概论 (1.5学时)

2.1 化学电源概论

化学电源与物理电源 ---- 能量储存与转化装置

2.2电池的分类及组成 (按工作原理分:原电池、蓄电池、储备电池及燃料电池等)

2.3 电池的性能参数及影响因素

电池电压、容量及效率

电池及其材料的比较特性

(要求掌握原理及计算方法)

2.4 化学电源研究及生产的现状与发展趋势

第三章一次电池(原电池)( 3学时)

3.1 一次电池概论

3.2 普通锌锰电池及碱性锌锰电池

3.3 银锌电池及汞氧化物锌电池

3.4 一次锂电池

3.4.1 正极材料

3.4.2 锂负极材料

3.4.3 电解质溶液

具体电池体系涵盖: Li/MnO2, Li/(CF)n, Li/LiClO4, PC/Ag2CrO4

3.5 金属-空气电池

3.5.1锌空电池

3.5.2 铝空电池

第四章二次电池(蓄电池) (3学时)

4.1 二次电池概论

4.2 铅酸蓄电池

4.3 碱性蓄电池

4.3.1 镉镍电池

4.3.2 金属氢化物(氢)镍电池

4.3.3 锌镍电池

4.3.4 其他碱性蓄电池

4.4 锂蓄电池

4.5 锂离子电池

原理简介

电极材料及电解质

第五章燃料电池 (2学时)

5.1 燃料电池概述

基本原理及应用范围

5.2 碱性燃料电池(AFC)

5.3 磷酸型燃料电池(PAFC)

5.4 聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)

5.5 固体氧化物燃料电池(SOFC)

5.6 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)

第六章电镀基本概论（4.5 学时）

6.1 电镀的研究内容及现状：

6.1.1 电镀与电铸

6.1.2 电镀发展现状

6.2 镀层分类：

一.按镀层用途：1. 防护性镀层，2. 防护—装饰性镀层，3. 功能性镀层

二.按镀层与基体金属的电化学关系：1. 阳极性镀层，2. 阴极性镀层

三..镀层性质变化关系

四.应用举例

五.镀层基本要求

6.3 镀液组成和电镀条件：

一.电镀基本装置

二.镀液组成

三.溶剂的选择

四.络合物的形成与金属电沉积

6.4 电镀工艺简介：

一.镀前处理

二.镀后处理

三.应用实例分析

第七章金属电沉积基本过程（4 学时）

7.1电沉积基本理论

7.2电极反应

7.3液相传质与浓差极化：

1.扩散，

2. 对流，

3. 电迁移，

4. 浓差极化，三. 双电层结构，四. 电荷转移和电化学极化

7.4表面活性添加剂的作用

一.电镀中使用添加剂的特点

二.对金属离子还原速度的影响

三.添加剂的整平作用

第八章测试方法（3 学时）

8.1极化曲线的测定

8.2电流效率的测定

8.3赫尔槽试验

8.4分散能力的测定

第九章腐蚀电化学概论 (1学时)

9.1 腐蚀的基本概念

9.2 腐蚀的分类

9.3 腐蚀程度的表示方法

9.4 研究腐蚀的内容和重要性

第十章电化学腐蚀原理 (3学时)

10.1 腐蚀电池的电极过程

10.2 共轭体系与腐蚀电位

10.3 极化作用与极化曲线

10.4 腐蚀极化图和腐蚀控制因素

10.5 电化学腐蚀中的阴极过程

10.6 电化学腐蚀中的阳极过程和钝化现象

第十一章金属腐蚀破坏的形式 (2学时)

11.1 均匀腐蚀

11.2 局部腐蚀

11.2.1 电偶腐蚀

11.2.2 点腐蚀

11.2.3 缝隙腐蚀

11.2.4 晶间腐蚀

11.2.5 应力腐蚀

11.2.6 磨损腐蚀

11.2.7 腐蚀疲劳

11.2.8 氢裂

第十二章金属在各种条件下的腐蚀 (2学时) 12.1 大气腐蚀

12.2 海水腐蚀

12.3 土壤腐蚀

12.4 高温腐蚀

12.5 熔盐腐蚀

12.6 化工环境下的腐蚀

第十三章金属腐蚀控制方法 (2学时)

13.1 合理设计和正确选材

13.2 电化学保护

13.3 腐蚀环境的改善和缓蚀剂的应用

13.4 表面处理和表面涂覆

13.5 综合保护

主要参考书

[1]吕鸣祥等著, 化学电源, 天津大学出版社出版, 1992

[2]C. A. Vincent and B. Scrosati; Modern Batteries --- An introduction to

Electrochemical Power Sources; John Wiley & Sons Inc. 1997

[3]电镀基本原理与测试方法，化学系电化学教研室讲义

[4]周绍民等遍著，金属电沉积—原理与研究方法，上海：上海科学技术出版社，1987

[5]曾华梁，吴仲达，陈钧武等遍著，电镀手册（第2版），北京：机械工业出版社，1997.6

[6]王鸿建主编，电镀工艺学，哈尔滨工业大学出版社，1995.10

[7]刘宝俊编著, 材料的腐蚀及其控制, 北京航天航空大学出版社, 1989

[8]黄永昌编著, 金属腐蚀与防护原理, 上海交通大学出版社, 1989

[9]曹楚南编著, 腐蚀电化学, 化学工业出版社, 1994