实验5-Zn腐蚀的极化电阻

华南师范大学实验报告

学生姓名 专业

新能源材料与器件

学号

课程名称 电化学实验

√验证□设计□综合 实验类型 □

年级、班级 2014

实验项目 线性极化法测量金属Zn腐蚀的极化电阻 实验时间 实验评分

2016／5/ 4

实验指导老师 吕东生

一． 实验目的

1. 了解极化电阻Rp的含义

2. 掌握线性极化法测量金属腐蚀的极化电阻 二． 实验原理

金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，由于金属Zn具有较负的电极电位，当它与电解质溶液接触时，将会发生电化学腐蚀。在酸性或中性溶液中，金属Zn的电化学腐蚀反应为：

Zn?2e?Zn2?2H??2e?H2

而在碱性溶液中，金属Zn的电化学腐蚀反应为：

Zn?2OH??2e?Zn(OH)2

在金属Zn上进行电化学腐蚀的过程中，如果外电路无电流流过时，金属Zn的阳极溶解速率与其表面析氢速率相等，该速率就是Zn的腐蚀速率，用电流密度i腐，此时金属Zn的电位即是腐蚀电位φ腐。在实际应用中，不容易测得比较准确的i腐值，通常根据极化电阻Rp的测量值来判断腐蚀体系的腐蚀速率的大小。腐蚀金属电极的极化曲线在腐蚀电位φ腐处切线的斜率称为该腐蚀金属电极的“极化电阻”。本实验采用线性极化法来测定Rp的值。

2H2O?2e?H2?2OH?

图1. 某腐蚀电极在1M H2SO4溶液中线性电位扫描曲线(虚线为线性拟合线)，扫速0.3mV/s.

线性极化的含义即是指在腐蚀电位附近，当Δφ≤10mV时，极化电流i与极化电位Δφ之间存在着线性规律。通过线性部分的拟合可以求得：

??Rp?i

也即是说极化电阻Rp为该直线的斜率的倒数，其单位是Ω?cm2。Δφ的单位是V，而i的单位是A/cm2。Rp的值可以用来衡量腐蚀速率的大小，它的值越大，表明腐蚀电流i腐值越小，即是腐蚀速率越小。 三． 实验器材

CHI电化学工作站；甘汞电极；Hg/HgO电极；铂电极；金属Zn电极； 0.2MZnCl2溶液；0.2M KOH溶液；砂纸；三口电解槽；高压氮气

四． 实验步骤

1. 预处理电极：用去离子水将Zn电极表面润湿，在细砂纸上打磨至电极表

面光滑，再用去离子水冲洗；将铂电极放入浓盐酸洗液中泡洗，用细砂纸打磨至电极表面光亮。 2. 往三口电解槽中加入适量的ZnCl2溶液。

3. 将铂电极和甘汞电极放入三口电解槽中，向溶液中通入N2气体5min，以

除去溶液中的O2. 4. 放入金属Zn电极，打开CHI电化学工作站软件，选择“开路电位”功能，

待开路电压稳定（小数点后第三位不再变化）后，纪录其数值。 5. 选择“线性扫描伏安”功能，从φ开路-30mV的电位开始扫描，当终止电位是

φ开路+30mV的时候扫描结束，扫描速率是0.3mV/s（0.0003V/s）。 6. 更换电解液，将参比电极由原来的甘汞电极换成Hg/HgO电极，再对工作

电极进行预处理，测量Zn在0.2MKOH溶液中的线性极化曲线。

五． 数据处理与分析

1. 将测得的金属Zn电极在0.2MZnCl2溶液中和0.2MKOH溶液中的开路电位

转换成氢标电极后进行比较。

金属Zn在0.2MZnCl2溶液中相对于甘汞电极的开路电压φ开路=-1.0462V 相对于氢标电极的开路电压φ开路(中)=-1.0462V+0.244V=-0.8022V

金属Zn在0.2MKOH溶液中相对于Hg/HgO电极的开路电压φ开路=-1.3100V 相对于氢标电极的开路电压φ开路（碱）=-1.3100+0.114V=-1.196V

比较可得金属Zn电极在0.2MKOH（碱性）溶液中的开路电压值更大。

2. 在两张图中分别作出金属Zn电极在两种溶液中的线性极化曲线，并进行

线性拟合，求出极化电阻Rp的值。说明金属Zn在哪一种溶液中更容易发生腐蚀。

图1.Zn电极在ZnCl2溶液中的线性极化曲线

Rp1=Δφ/i=105.6Ω

图2.Zn电极在KOH溶液中的线性极化曲线

Rp2=Δφ/i=1275Ω

Rp2>Rp1，Zn在ZnCl2的极化值比在KOH中的极化值小，说明金属Zn电极更容易在ZnCl2上被腐蚀。

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