电化学基础实验指导书

实验一 恒电流法测定阴极极化曲线

一、实验目的

1、掌握恒电流法测定阴极极化曲线的基本原理和方法； 2、学习分析极化曲线的方法。

二、基本原理

极化是电化学术语，含有偏离的意思，它是以热力学平衡电位为基点的偏离。通常，阴极的电位偏离其自然腐蚀电位向负的方向移动，叫做阴极极化，反之为阳极极化。使之偏离的方式可以不同，借外电路通以电流达到电极电位偏离平衡电位是常见的基本方式，这电流称为极化电流，电极电位与平衡电位之差称为极化过电位。通常实验测量极化电流与极化过电位（或者直接用电极电位）的关系曲线称为电极的极化曲线。它是研究电极过程动力学的基本实验手段。测量极化曲线通常采用两种方法：恒电流法和恒电位法。

本实验是用恒电流方法来测量碳钢在3%NaCl水溶液中的阴极极化曲线。恒电流法是以电流为主变

量，既通过调节电路电阻使某一恒定电流通过电极，并在电位达到稳定后读取电位值，然后在改变电流使之恒定在个一新数值，再记下新的电位，并以此类推，便可以得到一系列的电流和电位的对应值。把极化电流密度i对阴极电位ψ作图即得到阴极极化曲线。

通过阴极极化曲线的测定，可以知道金属在该介质中的阴极极化性能，并提供保护电位和保护电流密度的参数数据。

三、实验仪器和线路

1、实验用品

数字万用表 滑线变阻器 电阻箱 直流电源 洗耳球

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一台 一个 一个 一个 一个 一个 一个 一个 各一个

鲁金毛细管 饱和甘汞电极 铂电极

微安表、毫安表

自由夹与十字夹 游标卡尺

各三个

一把 一个 一套 若干

玻璃缸（2000mL） 台天平及砝码 导线

碳钢试样，3%NaCl水溶液，无水乙醇，脱脂棉球，滤纸，饱和氯化钾溶液，金刚纱布（1#、0#、2#各一张）。 2、测量线路：

极化回路由电源B、变阻器R、电流表A、换向开关K、辅助电极和研究电极等组成，电位测量回路由高阻抗电压表D、参比电极、待测电极组成。

实验中用饱和甘汞电极作为参比电极，用铂电极作为辅助电极，铂电极是用铂片烧焊在玻璃管内，由铜导线引出。

四、测量步骤：

1、电极处理：用金钢砂布1#至2/0#打磨试样表面，测量其尺寸，然后用无水乙醇脱脂。 2、按图接好线路。在电解池中加入3%氯化钠水溶液1600mL左右。固定好辅助电极和鲁金毛细管，在盐桥活塞打开的情况下用洗耳球将实验液吸入毛细管内至活塞处，关住活塞，在活塞上部用滴管加入饱和氯化钾溶液后，插入饱和甘汞电极。

3、把试样放入电解池的溶液中，先不接通电源，经指导教师检查后方可进行测量。现测定工作电极的稳定电位，一般在20分钟内可以达到基本稳定。若较长时间以后还不稳定，可以适当通以阴极小电流（大约5μA/cm2）进行活化，然后切断电源，重新测定自然腐蚀电位，使电位在几mV内波动，即可视为稳定，记录所测数据，然后既可进行极化曲线的测量。

4、进行阴极极化测量，调节电阻，使极化电流达到一定值，在一定的时间间隔后（最好等到电流稳定后读数）读取电位值。如此以某一定的电流步进速率每隔几分钟调节一次电流，稳定后读下相应的电位值。直到通入阴极电流很大，而阴极的电位变化不大时即可停止实验。在此过程中，要注意观察实验

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现象，记录下电极表面开始有氢气泡析出时的电位值。

5、实验完毕后，切断电源，把变阻箱及滑线电阻值调至最大，取出电极。

根据本实验体系，建议采用以下电流步进速率：0～400μA范围采用40μA/2min的电流步进速率，400～1000μA范围采用100μA/2min的电流步进速率，1000～3000μA 范围内采用500μA/2min的电流步进速率，3000～7000μA 范围内采用1000μA/2min的电流步进速率。采样时间与步进间隔时间一致。

五、数据记录及处理

温度：

℃ 、 试样暴露表面积：

、 自然腐蚀电位：

。

cm2 、

析氢电位：

电位——电流的关系图：

六、思考与讨论

1、用恒电流法测定上述的阴极极化曲线，能否得到同样的结果？为什么？ 2、如何合理选取阴极保护的保护电位？

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实验二 恒电位法测阳极极化曲线

一、实验目的：

1、掌握用恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。

2、通过阳极极化曲线的测定，判断实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数。 3、掌握恒电位仪的使用方法。

二、基本原理：

恒电位法也叫控制电位法，就是控制电位使其依次恒定在不同的电位下，同时测量相应的稳态电流密度，在得到足够的数据以后，就可以画出电流密度（或电流密度的对数）和电位之间的关系曲线，就是恒电位稳态极化曲线。

维持电位恒定的方法有两种，一是用经典恒电位法，一是用恒电位仪。用恒电位仪控制电位，不但精度高，频响快，输入阻抗高，输出电流大，而且可实现自动测试，因此得到了广泛应用。

恒电位法既可测定阴极极化曲线，也可测定阳极极化曲线，特别是用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。

图1中曲线ABCDE为恒电位法测得的阳极极化曲线。整个曲线可以分为四个区域：AB段为活性溶解区，此时金属进行正常的阳极溶解，阳极电流随电位改变服从Tafel公式的半对数关系；BC段为过渡钝化区，此时由于金属开始发生钝化，随电位的正移，金属的溶解速度反而减少；CD段为稳定钝化区，在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位而改变；DE为过钝化区，此时金属的溶解速度又重新随电位的正移而增大，为氧的析出或更高价金属离子的产生。

E

（图1）

从这种阳极极化曲线可以得到下列一些参数，临界钝化电位(Ψc)、临界钝化电流(ic)；稳定钝化的电位区间(Ψp~Ψp1)，稳定钝态下金属的溶解电流(ip)。

本实验测量的是碳钢在饱和碳酸氢铵溶液中的阳极极化曲线。

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三、实验用品和线路：

1、实验用品：

恒电位仪 （1台） 饱和甘汞电极 （1支） 铂电极 （1支） 毫安表 （1个） 烧杯 （500ml，1只） 鲁金毛细管 （1只） 铁架 （2个） 自由夹与十字夹 （各3个） 洗耳球 （1个） 滴管 （1支） 导线 （若干）

碳钢试样、饱和碳酸氢氨溶液、无水乙醇、脱脂棉、滤纸、饱和氯化钾溶液、金刚砂布。 2、测量装置线路

（图 2）

四、测量步骤：

1、电极处理：用1#-2/0#金刚砂布依次打磨电极，测量暴露表面尺寸，然后用无水乙醇除去油污。 2、在烧杯中倒入待测溶液，将鲁金毛细管活塞打开，用洗耳球吸入介质至活塞处，关闭活塞，活塞上端用滴管加入饱和氯化钾溶液，插入饱和甘汞电极，固定好辅助电极、参比电极和待测电极。

3、按图2所示用导线分别将待测电极和参比电极与恒电位仪的相应输出接线端相连。按恒电位仪

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