外加电流的阴极保护原理是电解池

外加电流阴极保护的组成结构

外加电流阴极保护的组成结构

高硅铸铁阳极阳极的原理是当电流经过阳极流动时，阳极表面物质会发生氧化，形成一种保护膜，这种保护膜因其优异的耐酸性能可以降低阳极本身的腐蚀速度。但是这种氧化膜不耐碱所以当这种阳极处在在干燥并且含有高硫酸盐的环境中使用时，阳极表面的阳极膜形成困难，而且很容易被周围物质破坏。柔性阳极是由铜芯和能够导电的聚合物组成，聚合物中一般是添加碳粉。

在这个组合中，显而易见的是起导电作用的是中间的铜芯，而包覆在周围的聚合物主要是电化学反应。阳极在土壤中使用时，需要用焦炭粉来作为回填料一起组成阳极地床。虽然柔性阳极的电流密度与其他阳极相比较并不高，但是它可以在需要阴极保护的设备周围做连续的地床，这样就可以给设备提供更均匀更有利的保护工作。在真正施工过程中，管道防腐层自身的差异，或者在施工设备周围有其他不同的作业设施都会影响到柔性阳极的使用，更有可能导致柔性阳极输出电流的不一致，当柔性阳极输出的电流过于大的时候，电缆中间的铜芯就会加快腐蚀速度，聚合物中的碳粉也会在很短的时间内被消耗殆尽，最终造成柔性阳极的损坏。

所有能发出直流电的电源，都是可以作为外加电流阴极保护系统的电源。在外加电流阴极保护系统中使用的电源的类型有

某轮，第二个特检周期修船时，发现舵叶烂穿，船体钢板水下部分表面凹坑状腐蚀，；舵叶底部烂损和舵球腐蚀 究其原因，是船体外加电流阴极保护装置使用不当和维护不良，左右两侧的辅助阳极损坏就是明证。调查发现，该装置的工作原理、操作方法、参数调节、日常维护等，船员知之甚少，因而也不重视，甚至船到了淡水水域也未及时停止该装置的工作。为此，本文介绍其工作原理和维护要点。

1船体外加电流阴极保护装置的原理 1.1电化学腐蚀

船体是钢结构。钢是铁与碳和其他元素组成的合金。其中，铁比其它元素更易失去电子，电位较高。

船体常年浸泡在海水中，而海水是强电解质。铁元素失去电子成为正极；铁元素失去的电子，经过海水这个电解质到达其他元素；其他元素获得电子成为负极。这样就形成了一个个微电池，但并不腐蚀钢铁。

关键在于海水中存在溶解氧。这些溶解氧在海水中呈负离子状态，必然与失去电子成为正极的铁结合生成氧化铁，这就是电化学腐蚀。

在船体与海水接触部位表面的化学腐蚀、海生物腐蚀、运动磨损腐蚀、杂散电流腐蚀等各种腐蚀中，电化学腐蚀最严重。

电化学腐最大特点是，仅腐蚀阳极区域，不腐蚀阴极区域。 1.2船体外加电流阴极保护装置工作原理

船体外加电流阴极保护装置，就是根据这一特点，在船体上

外加电流阴极保护的组成结构

外加电流阴极保护的组成结构

高硅铸铁阳极阳极的原理是当电流经过阳极流动时，阳极表面物质会发生氧化，形成一种保护膜，这种保护膜因其优异的耐酸性能可以降低阳极本身的腐蚀速度。但是这种氧化膜不耐碱所以当这种阳极处在在干燥并且含有高硫酸盐的环境中使用时，阳极表面的阳极膜形成困难，而且很容易被周围物质破坏。柔性阳极是由铜芯和能够导电的聚合物组成，聚合物中一般是添加碳粉。

在这个组合中，显而易见的是起导电作用的是中间的铜芯，而包覆在周围的聚合物主要是电化学反应。阳极在土壤中使用时，需要用焦炭粉来作为回填料一起组成阳极地床。虽然柔性阳极的电流密度与其他阳极相比较并不高，但是它可以在需要阴极保护的设备周围做连续的地床，这样就可以给设备提供更均匀更有利的保护工作。在真正施工过程中，管道防腐层自身的差异，或者在施工设备周围有其他不同的作业设施都会影响到柔性阳极的使用，更有可能导致柔性阳极输出电流的不一致，当柔性阳极输出的电流过于大的时候，电缆中间的铜芯就会加快腐蚀速度，聚合物中的碳粉也会在很短的时间内被消耗殆尽，最终造成柔性阳极的损坏。

所有能发出直流电的电源，都是可以作为外加电流阴极保护系统的电源。在外加电流阴极保护系统中使用的电源的类型有

船体外部外加电流阴极保护

水运是五大运输体系之一，船舶是水上运输的主要工具。近几年来，海上运输货物以8%的增长率逐年增加。但是，由于船舶长期航行于海洋中，不同程度地受到各种腐蚀介质的侵蚀而发生腐蚀。目前，船舶的防腐措施主要是油漆涂层和阴极保护相结合。由于涂层在涂装和使用过程中不可避免地会存在漏涂、孔隙等缺陷，腐蚀将首先在这些地方产生，加速而造成孔蚀，施加阴极保护可有效抑制涂层缺陷处孔蚀，而又可降低阴极保护电流密度，使阴极保护更经济，保护电流分布更均匀，保护效果更好。 1. 保护电位范围 根据GB/T 3108-1999规定，船体钢板保护电位范围通常应达到-0.80～-1.00V（Ag/AgCl电极，下同）。特殊情况下，当阳极布置位置受到限制时，保护电位范围可为-0.75～-1.00V。下表是一些国家采用的船体保护范围。

表1 一些国家采用的船体保护范围

项目 保护电位范围/V 参比电极 Ag/AgCl Ag/AgCl Ag/AgCl Ag/AgCl SCE SCE SCE SCE （美）洛克希德公司 -0.75～-0.85 （日）中川公司 -0.75～-0.95 前联邦德国AEG公司 -0.80～-0.90 （英）休斯公司

　　人、材、机的完备，这些是阴极保护成功的前提，但最终的实现则通过施工来完成。外加电流阴极保护施工应注意以下问题：

　　(1)施工前对所有电极进行严格检查，主要是外观检查，表面不得沾有油污等其它杂物，电极体表面是否破损等;另外对连接及绝缘电阻进行检查，以保证连接或绝缘良好。

　　(2)施工时严格按照设计图进行施工，辅助阳极及参比电极均要求连接良好，且对相应的电缆均要做好标记，以备将来检修使用。

　　(3)在有条件的情况下，所有阳极周围均应做阳极屏，以使电流分布尽可能均匀。在管道内壁有涂层保护的情况下，可以防腐涂层为阳极屏，对于无涂层保护的情况，阳极周围应做阳极屏，阳极屏材料可选用重防腐涂料、环氧树脂等材料。

　　(4)阴极保护安装完成后，系统在通电之前应仔细检查，检查连线是否正确，看是否有短路现象，以确保一次性调试成功。

　　(5)阴极保护系统运行后，应根据各参比电极的反馈数值，对系统进行调整，以使整个系统达到最佳保护状态。

　　阴极保护施工中应注意的问题还有不少，在此不一一罗列。总之，只有严格按照设计，科学施工，才能保证外加电流阴极保护系统有效地进行工作。

高二化学电解池的工作原理及应用（一）教学学案

班级 学号 姓名

学习目标

1、了解电解原理；电解和电解池概念

2、能正确判断阴极、阳极以及能正确写出电极反应式和电解化学方程式 3、通过对电解活泼金属熔融盐和电解氯化铜溶液的学习加深对电解的理解

预 习 内 容

1、实验一：电解熔融氯化钠 （1）现象：

（2）电极反应： 阴极： 阳极：

（3）电解反应方程式： 2、电解：

3、电解池：

构成条件：①电源： ②电极材料：

③电极连接要求： ④电解质：

4、电子、电解质中离子的流向：

5、用惰性电极电解CuCl2溶液： （1）现象： （2）电极反应： 阴极：

阴离子的放电顺序：S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子）>F- 阳极：

阳离子的放电顺序：

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+

《电解池》说课稿

尊敬的各位老师，各位评委：大家好！

我是陈秀萍，今天我要说课的内容是人教版化学选修四第四章第三节“电解池”第1课时。就这一课时我将从教材分析、学情分析、教法和学法分析、教学程序设计、板书设计以及教学设计反思几个方面来谈谈我的设计思路，而对于教材分析我又从教材的地位、作用、内容，教学目标，教学的重难点三方面进行解说。

（1教材分析）

本节课通过“电解氯化铜溶液实验”引出电解原理，电解池是继原电池后电化学基础不可缺少的组成部分，是原电池知识的延续，更是研究其应用的基础，在中学化学中占有重要的地位。帮助学生了解电能转化为化学能的条件和方法，加深对氧化还原反应的认识。体会化学源自生活又服务于生活的特点。

在知识与技能方面，掌握电解概念，认识电解池与原电池的本质区别；应用氧化还原反应理论分析电解池的工作原理，正确书写电极及电解池方程式。

过程与方法，通过分组实验和讨论探究电解原理，逐步提高分析、推理能力；通过新旧知识的联系，培养温故知新能力。

情感、态度与价值观，通过创设情境及实验探究，逐步提高分析推理能力，渗透化学史的教育，体会科学家不畏艰辛的探索精神。

学生要学好这节课，重点：应用氧化还原反应理论分析电解池的工作原理，正确书写电极

管道的阴极保护与杂散电流保护

1．阴极保护的基本原理

金属管道的周围环境包括土壤、水和含有水蒸气的气体，均含有一定的电解质，尤其是埋设的金属管道和水下特别是海水中的金属管道，周围环境的电解质含量更多，因此金属管道几乎都存在电化学腐蚀。除采用外防腐涂料防腐外，还要采用阴极保护措施抑制电化学腐蚀。另外当外界有杂散电流时，例如电气化铁路、电车、以接地为回路的输电系统等直流电力系统，会使处在电解质溶液中的金属管道产生电解而腐蚀，应采取排流保护措施。

电化学腐蚀分为原电池腐蚀和电解腐蚀。原电池腐蚀系指金属在电解质溶液中形成原电池而产生的腐蚀；电解腐蚀系指外界杂散电流使电解溶液中的金属进行电解而产生的腐蚀。

阴极保护的原理如图所示：

被保护的金属管道电位较低，称为阳极，辅助阳极或牺牲阳极电位更低，两者之间在电解质溶液中产生电流，使被保护的金属管道得以保护。阴极保护有两种方法，其原理相同。

外加电流阴极保护：利用直流电源，通过辅助阳极对被保护的金属管道通以恒定电流，使阴极变化，以防止腐蚀，此法为外加电流保护法，如图所示。

两种阴极保护方法的优缺点比较如表所示。

两种阴极保护方法的优缺点比较

常用阳极材料性能如表所示。

常用阳极材料性能

的保护。

牺牲阳极材料需要满足下述要求：

辅助

标题：阴极保护基本原理 [精华]

内容：

一、腐蚀电位或自然电位

每种金属浸在一定的介质中都有一定的电位，称之为该金属的腐蚀电位（自然电位）。腐蚀电位可表示金属失去电子的相对难易。腐蚀电位愈负愈容易失去电子，我们称失去电子的部位为阳极区，得到电子的部位为阴极区。阳极区由于失去电子（如，铁原子失去电子而变成铁离子溶入土壤）受到腐蚀而阴极区得到电子受到保护。

相对于饱和硫酸铜参比电极(CSE)，不同金属的在土壤中的腐蚀电位（V） 金 属 电位（CSE） 高纯镁 -1.75

镁合金(6%Al，3%Zn，0.15%Mn) -1.60 锌 -1.10

铝合金(5%Zn) -1.05 纯铝 -0.80

低碳钢(表面光亮) -0.50to-0.80 低碳钢(表面锈蚀) -0.20to-0.50 铸铁 -0.50

混凝土中的低碳钢 -0.20 铜 -0.20

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在同一电解质中，不同的金属具有不同的腐蚀电位，如轮船船体是钢，推进器是青铜制成的，铜的电位比钢高，所以电子从船体流向青铜推进器，船体受到腐蚀，青铜器得到保护。钢管的本体金属和焊缝金属由于成分不一样，两者的腐蚀电位差有时可达0.275V，埋入地下后，电位低的部位遭受腐蚀。新旧管道连接后，由于新管

　　一、自然电位

　　自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的结构对地电位。自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0.40~0.70V CSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0.55V CSE。

　　二、最小保护电位

　　金属达到完全保护所需要的最低电位值。一般认为金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。

　　三、最大保护电位

　　保护电位不是越低越好，它是有一个限度的。过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即阴极剥离。它不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，碱性环境会加速防腐层的老化。氢原子的析出还可导致金属管道发生氢鼓包进而引发氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍正的电位值，此点位称为最大保护电位，超过最大保护电位时称为“过保护”。

　　四、最小保护电流密度

　　使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度，其常用单位为mA/㎡。处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取10mA~30mA/㎡。

　　五、瞬间断电电位

　　在断掉被保护结构的外加电