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。
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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。
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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
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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
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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。
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阳极保护
• 将金属与直流电源阳极连
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• 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。
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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%
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• 图示分别为戴尔公司和东芝公司生产的燃
料电池笔记本，可自动供电连续工作达48 小时以上，远远超过普通笔记本电脑电池 工作时间。
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• 上图为汽车燃
料电池系统， 下图则是本田 公司研发的燃 料电池汽车， 速度可达180 迈，可连续驾 驶达18小时， 已达到普通轿 车各项指标， 有望取代传统 轿车，成为轿 车市场的新宠。
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电解合成
• 电解合成的特点 • 电解合成方法 • 无机物的电解合成 • 有机物的电解合成
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电解合成的特点
• 电化学在合成某些物质时，具有以下优点： • 一、电解合成能合成许多化学法无法合成的物质。
因为通过调节电位，可以提供给反应足够的能量。
• 二、可在常温常压下进行。电合成通过改变电位，
使得许多需要高温高压的反应，在常温常压下即 可进行。
在许多领域都有了较好的应用前景。燃料 电池手机、燃料电池汽车、燃料电池笔记 本电脑等新型产品都已经有了较好的研究 成果。燃料电池已经深入到我们的生活， 可以预见到，不久的将来，燃料电池将以 其种种优势，成为生活中不可或缺的清洁 能源。
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• 各种不同型号的燃料电池Байду номын сангаас根据其用途不同分
别应用于汽车、手机、照相机和MP3
• 三、易控制反应的方向 • 四、对环境污染小，产品纯净。
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• 图示为电解工业中的氯碱工业流程示意图。
氯碱工业是以电解氯化钠水溶液为主，提取
烧碱、氯气、氢气等产物的工业。目前有隔
膜槽、汞槽、离子膜法等方法。
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有机物的电解合成
• 医药品、农药、香料等精细化学品，采用
电解合成，相对于传统的有机合成和发酵 合成，有许多优势。
接，利用阳极极化，使金 属钝化，并维持钝化状态， 从而保护金属，这种方法 称为阳极保护。
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金属钝化
• 金属表面状态变化使之具有
贵金属稳定性的过程叫金属 钝化。根据钝化原因，可分 为自然钝化和阳极钝化。金 属钝化能够阻止金属被进一 步腐蚀。
• 左图a b两区域内，即为铬
的钝化区域，如图所示，可 以通过调节电势和PH来达 到调节钝化区域的作用。
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燃料电池介绍
• 燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与
氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电 装置。讲燃料和空气分别通入燃料电池， 燃料电池就能产生电能。燃料电池的概念 是1839年G.R.Grove提出的，至今已有大 约160年的历史。
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燃料电池工作原理
• 燃料电池是以燃料
和空气分别为还原 剂和氧化剂，组成 阳极和阴极，形成 原电池，从而发出 电能。由于不经过 燃烧过程，直接将 电能转化为化学能， 从而具有较高的能 量转换效率。
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• 图示为新型汽车氢
氧燃料电池的工作 原理示意图。
• 分别通入氢气和氧
气，在催化剂的作 用下，氢气和氧气 在电极上形成原电 池反应，产生电能 驱动车轮。同时， 回收多余的氢气， 排出水分，消除了 普通汽车的尾气污 染，因而，氢氧燃 料电池被称为“绿 色电池”。
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燃料电池的应用
• 燃料电池以其高效率、低能耗、低污染，
• 3.发展使用廉价的电化学合成。如糠醛电氧化合
成呋喃羧酸。
• 4.利用相转移的电解法。电化学反应易在水相中
进行，导电率高，降低能耗。
• 5.发展三维电极的电解。 • 6.利用修饰电极的有机电合成。 • 7.精细化学品的有机电合成。
应用电化学研究新进展
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• 电化学是研究电和化学反应之间的相互作用。
电化学技术成果与人类的生活和生产实际密 切相关,如化学电池、腐蚀保护、表面精饰、 金属精炼、电化学传感器等等，同时也应用 于电解合成、环境治理、人造器官、生物电 池、心脑电图、信息传递等方面。
• 电化学科学的发展,推动了世界科学的进步,
• 有机电合成方法可以在温和的条件下，制
取许多精细化学品。用电子代替高污染的 氧化剂与还原剂，是一种对环境友好的洁 净合成。且反应电流电压可调，反应易控 制。
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有机电合成的若干方向
• 1.发展电解中特有的反应。如己二腈的电解还原
合成。
• 2.发展能缩短工艺过程的电化学合成。如对-氨基
苯甲醚的合成，电化学法可缩短工艺过程。
• 由于绝大部分的金属腐蚀都是电化学腐蚀，
因此，电化学方法在金属防护上有极大的应 用。
• 常用的防腐蚀方法有调节PH、阴极保护、
阳极保护、金属钝化、金属镀层。
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• 调节PH值可起到防护
作用。由图可见，调节 PH在8-13之间，铁不 会被腐蚀。因为电势低 时，铁处于稳定区；电 势高时，铁表面形成钝 化膜，阻止被近一步腐 蚀。所以钢铁工业中， 常通过调节PH来防止 钢铁被腐蚀。