应用电化学---绪论

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绪论：电化学和应用 电化学概论
1 电化学的形成与发展
2 电化学应用领域的进展
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一．电化学的形成与 发展
❖ 电化学是研究电能 与化学能之间相互 转换及转换过程中 有关规律的科学。
❖ 象其它科学一样， 是社会生产力发展 中产生与发展起来 的。
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▪ 诞生于18-19世纪。1791年，意大利学者Luigi Galvani在从事青蛙生理功能研究时，偶然构成了 电化学电路。1799年，还是意大利人的 Alessandro Count Volta 利用锌片和铜片（中间 用浸有硫酸的毛呢）构成了电池堆 ，于是世界上
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电化学在实践中的 传统应用
❖主要是化学电源、表面电化学处 理、电冶金、电解工业、腐蚀与 防护、电化学加工、电化学分析。 近年来，在新材料、新能源、微 电子、生物科学等发面的应用更 引人注目。
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二．电化学应用领域的进展
电化学：电化学热力学（电能与化学能 的转换、电极表面现象）、电化学动力学 （电极过程、电极过程催化）。 ❖理论电化学：基础理论、基本原理的研究， 研究方法、测试技术的研究。 ❖电化学科学的丰富内容，可以图示如下：
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❖1833年Faraday通过 大量的实验，总结出 了通电电量与化学反
应之间的规律，即 Faraday定律，这是一 个里程碑似的定律，
为电化学研究和应用 提供了基本的理论基 础。
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❖1887年Arrhenius提出了电离学说， 1889年Nernst建立了电极电位理论，
并提出了表示电极电势、电极反应 个组分浓度间关系的Nernst公式。 几乎同时期，Helmholtz提出了双 电层理论。
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应用电化学：电化学应用基础研究，电化学 理论、技术在生产中的应用和应用研究。
❖应用电化学和理论电化学的关系：理论不 断进入实践应用，实践过程不断提出新问 题，发现新领域。
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应用电化学
❖ 高效环保化学能源体系的研究、开发、应 用;
❖ 金属表面的电化学处理理论与技术; ❖ 电化学腐蚀与防护技术，电化学冶金理论
能斯特 1864-1941
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❖1905年， JuliusTafel测定了各 种金属上析氢的电化 学反应速率，确定了 氢过电势与电极电流 密度的数学关系，从 而提出了Tafel方程。 这是电化学动力学的 第一个定律。
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»在 20世纪的前半页，
电化学研究主要集中在电 解质理论和原电池热力学， 出现了企图用化学热力学 理论处理一切问题的倾向， 人们认为电流通过电极时， 电极反应总是可逆的， Nernst公式可以应用于一 切电化学过程。这导致了 这一段时间内，电化学研 究和应用发展的迟缓。
总 学时数：48学时, 其中课堂
讲授32学时,实验16学时
❖ 绪论
1学时
❖ 电化学基础知识
9学时
❖ 电催化过程
6学时
❖ 电源化学与化学电源
4学时
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总 48 学时数： 学时, 课时分布
❖金属表面的电化学修饰 2学时
❖无机物的电化学制备 2 学时
❖有机物的电解制备 2 学时
❖电化学传感器
2 学时
❖金属的电化学腐蚀与防护 2学时
出现了第一个化学电源（大概70-80年后出现交 流发电技术）
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❖从此开始了化学能与电能相互转 换的研究，也就为电化学和应用
电化学的形成奠定了基础。 （1800年英国的2位研究者用 Volta电堆电解水，得到H2和O2，
这是人类历史上第一次电解水； 通过对Volta电堆研究，发现了物 理学中的Ohm定律。）
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❖20世纪50年代以后，特别是60 年代以来，电化学学科迅猛发展， 在非稳态传质过程动力学、复杂 电极过程动力学等理论方面和界 面交流阻抗法、暂态技术、线性 电位扫描、旋转圆盘电极等实验 研究技术方面都有了突破性发展， 并将量子力学引入电化学，形成 了量子电化学。
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❖随着电化学理论和技术的发展，电 化学的应用和电化学工业也迅速发 展起来，进一步促进了电化学技术 想更广阔科学和技术领域的扩散， 又形成了许多跨学科或边缘学科的 科学。
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▪20世纪40年代，前苏联学者开
始从化学动力学角度研究电化学， 特别是针对电极与溶液净化对电 极反应动力学数据重现性的影响， 从实验技术上取得突破，并在析 氢过程动力学和双电层结构研究 方面取得重大进展。
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• 他们的工作，推动了电化学动力学的 发展。稍后的英美学者，例如 Bockris, Parsons, Conway等在上 述领域内也作出了奠定性的工作，这 些工作大大地推动了电化学理论的发 展，开始形成了以研究电极反应速率 及其影响因素为主要研究对象的电极 过程动力学，并使之现代电化学的主 体。
与技术; ❖ 电化学传感器; ❖ 化合物的电化学合成理论与技术; ❖ 电化学控制和电化学分析
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