应用电化学电子版教材

应用电化学

(Applied Electrochemistry)

目的和要求

应用电化学是为化学专业本科生开设的一门选修课. 它主要讲授应用电化学的三个重要分支学科: 金属电沉积, 化学电源, 腐蚀电化学. 希望通过本科程的讲授, 让学生对与人类生活密切相关的若干应用电化学生产过程的基本原理和应用范围有一定的了解和掌握. 课程以介绍各个相关应用电化学工业过程的基本原理和研究方法为主, 也兼顾介绍一些生产工艺和发展方向等. 本课程也可作为材料化学及化学工程专业本科生的选修课.

基本内容及学时分配

第一章 应用电化学简介 (1学时)

1.1 应用电化学(电化学工程与技术)的研究内容及其发展状况 1.2 本课程内容简介

第二章 化学电源概论 (1.5学时)

2.1 化学电源概论

化学电源与物理电源 ---- 能量储存与转化装置

2.2电池的分类及组成 (按工作原理分:原电池、蓄电池、储备电池及燃料电池等)

2.3 电池的性能参数及影响因素 电池电压、容量及效率 电池及其材料的比较特性 (要求掌握原理及计算方法)

2.4 化学电源研究及生产的现状与发展趋势

第三章 一次电池(原电池)( 3学时)

3.1 一次电池

浙江工业大学2013届本科毕业设计说明书（论文）

附录3：论文翻译

锂离子可充电电池用的微晶玻璃LiFePO4

T. Nagakane a,H. Yamauchi a, K. Yuki a, M. Ohji a, A. Sakamoto a,*,T. Komatsu b, T. Honma b, M. Zou c, G. Park c, T. Sakai c a

Nippon Electric Glass Co., Ltd., 2-7-1 Seiran Otsu, Shiga 520-8639, Japan b

Nagaoka University of Technology, 1603–1 Kamitomioka Nagaoka, Niigata 940–2188, Japan c

National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 1-8-31 Midorigaoka Ikeda, Osaka 563-8577, Japan

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应用电化学练习（二）

1. 用旋转圆盘电极电解0.1 mol·L-1CuSO4（有大量Na2SO4）溶液，圆盘电极面积为55cm2，转速为2转·秒-1，Cu2+的扩散系数为1.1×10-5 cm2·s-1，溶液粘度为1.2×10-2 g·cm-1·s-1，密度为1.1g·cm-3，求通过电极的极限电流。

2. 某一浓度为0.1 mol·L-1的有机物在25℃的静止电解液中电解氧化，如果它的扩散步骤是速度控制步骤，试求其极限电流密度。假设与每一有机物结合的电子数为4，有机物的扩散系数为3×10-5cm2·s-1，扩散层厚度为0.05cm。

3. 电极反应Cu2+ + 2e = Cu 的传递系数为0.5，交换电流密度为2×10-5A·m-2，计算298K时的Tafel常数，并估算从Cu2+活度为1的电解液在298K和电流密度为5×10-3A·m-2沉积铜时所需的过电位。

4. 298 K时用镍阴极电解氢氧化钠溶液，在过电位为0.148 V、0.394 V下相应的电流密度分别为0.0001 A·cm-2、0.01 A·cm-2，计算在上述介质中析氢反应的传递系数和交换电流密度。已知析氢反应的电子转移数n=1mol·mol-1(反应)

5. 何谓非稳

浙江工业大学2013届本科毕业设计说明书（论文）

附录3：论文翻译

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浙江工业大学2013届本科毕业设计说明书（论文）

附录3：论文翻译

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Nagaoka University of Technology, 1603–1 Kamitomioka Nagaoka, Niigata 940–2188, Japan c

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Chapter 5

Chemical Power Sources

5.1 Introduction

A battery is a device which can store chemical energy and, on demand, convert it into electrical energy to drive an external circuit. The electrical energy results from a spontaneous chemical change within the battery. Development of batteries: 1800 1836 Volta cell Daniell cell

Generator

5.1.1 Classification of chemical power sources

(1) Primary cell

It ban not be recharged. The cell reactions are irreversible. e.g. Zn∣NH4Cl, ZnCl2∣MnO2 Zn∣KOH∣HgO Zn∣KOH∣Ag2O

(2) Secondary cell/ bat

应用电化学练习题

1、 试推导下列电极反应的类型及电极反应的过程。 （1）Ce(3)

4??2e?Ce2?，(2)O2?2H2O?4e?4OH?

Ni2??2e?Ni (4)MnO2?s??e?H2O?MnOOH?s??OH?

?(5)Zn?2OH?; ?2e?Zn(OH)??ZnOH?2OH??Zn?OH?4?222?

2、 试说明参比电极应具有的性能和用途。 3、 试描述双电层理论的概要。

4、 根据电极反应Ox?ne?Red，已知：cR（1）计算交换电流密度内的Tafel曲线（lgI*??7?1*?1，k?10cm?s，??0.3，n=1；?cO?1mmol?Lx?2；（2）试画出阳极电流和阴极电流在600μA?cm范围j0?I0/A以μA?cm?2表示）

。T＝298K，忽略物质传递的影响。 ??）

5、 试推导高正超电势时?～I关系式，并同Tafel方程比较。 6、 根据文献提供的数据，PtFe

?CN??20mmol?L?,Fe?CN??20mmol?L?，

3?6?14?6?1NaC1.l0mmo?Ll?1??在25℃时的j0（1）k?I0/A＝2.0mA.cm-2,这个体系的电子传递系数为0.50，计算：

?的

值；（2）溶液

应用电化学--简单题附答案

1 / 4

1.何谓电毛细曲线？何谓零电荷电势？由lippman 公式可进一步得到界面双电层的微分电容Cd ，请给出Cd 的数学表达式。

答：①将理想极化电极极化至不同电势（Φ），同时测出相应的界面张力（σ值），表征Φ-6关系的曲线为“电毛细曲线”。②“零电荷电势”是指σ-Φ曲线上最高点处d σ/d Φ=0即q=0（表面不带有剩余电荷）相应的电极电势，用Φ0表示。③由lippman 公式：q=-（d σ/d Φ)μ1 ,μ2 ,...μi ;及Cd=dq/d Φ得Cd=-d 2σ/d Φ2

2.何谓电化学极化？产生极化的主要原因是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）﹑电镀行业和电池工业的利弊。

答：①电化学极化是指外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的电偶层而引起电极电位变化。（即电极有净电流通过时，阴、阳电流密度不同，使平衡状态受到了破坏，而发生了电极电位的“电化学极化”）。②原因：电化学反应迟缓、浓差极化。③从能量角度来看，极化对电解是不利的；超电势越大，外加电压越大，耗能大。极化在电镀工业中是不利的，氢在阴极上析出是不可避免的副反应，耗能大，但同时使阴极上无法析出的金属有了析出的可能。极化使

应用电化学--简单题附答案

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1.何谓电毛细曲线？何谓零电荷电势？由lippman 公式可进一步得到界面双电层的微分电容Cd ，请给出Cd 的数学表达式。

答：①将理想极化电极极化至不同电势（Φ），同时测出相应的界面张力（σ值），表征Φ-6关系的曲线为“电毛细曲线”。②“零电荷电势”是指σ-Φ曲线上最高点处d σ/d Φ=0即q=0（表面不带有剩余电荷）相应的电极电势，用Φ0表示。③由lippman 公式：q=-（d σ/d Φ)μ1 ,μ2 ,...μi ;及Cd=dq/d Φ得Cd=-d 2σ/d Φ2

2.何谓电化学极化？产生极化的主要原因是什么？试分析极化在电解工业（如氯碱工业）﹑电镀行业和电池工业的利弊。

答：①电化学极化是指外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的电偶层而引起电极电位变化。（即电极有净电流通过时，阴、阳电流密度不同，使平衡状态受到了破坏，而发生了电极电位的“电化学极化”）。②原因：电化学反应迟缓、浓差极化。③从能量角度来看，极化对电解是不利的；超电势越大，外加电压越大，耗能大。极化在电镀工业中是不利的，氢在阴极上析出是不可避免的副反应，耗能大，但同时使阴极上无法析出的金属有了析出的可能。极化使

1.如何设计电化学反应体系？

在电解时正极是 ，负极是 ；在原电池中正极是 ，负极是 。(B)

A. 阳极，阴极；阳极，阴极 B. 阳极，阴极；阴极，阳极

C. 阴极，阳极；阳极，阴极 D. 阴极，阳极；阳极，阴极

2. 下列属于Steam双电层模型图的是 （C）

A B C D

3. 以下不是电催化剂性能特点的是 （D）

A. 催化剂有一定的电子导电性 B. 电催化剂具有较高的催化活性

C.催化剂具有一定的电化学稳定性 D. 催化剂要具备耐高温、高压的特性

4. 评价电催化性能最常用的分析方法是 （A）

A.循环伏安法 B. 旋转圆盘电极法 C. 计时电流法 D. 稳态极化法

5电解硫酸铜溶液时，析出128g铜（M=64），