實(shí)驗(yàn)2穩(wěn)態(tài)恒流法陰極極化曲線的測量

1、.實(shí)驗(yàn)二穩(wěn)態(tài)恒流法陰極極化曲線的測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解并掌握經(jīng)典恒電流法測量穩(wěn)態(tài)陰極極化曲線的基本原理和測量技術(shù)。2.測定鋅電極在堿性溶液中的陰極極化曲線。3. 熟知陰極極化曲線的應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)原理恒電流法是控制電流密度使其依次恒定在不同的數(shù)值，同時測定相應(yīng)的穩(wěn)定電極電位值，然后把測得的一系列電流密度和電極電位繪成曲線，就是恒流穩(wěn)態(tài)極化曲線。在此情況下，電流密度是自變量，極化曲線表示表示電極電位和電流密度之間的函數(shù)關(guān)系： =f(i )。在恒電流極化中，電流的恒定可用兩種方法來實(shí)現(xiàn)：一種是恒電流儀，它通過電子線路的反饋?zhàn)饔米詣诱{(diào)整，使電流維持穩(wěn)定。另一種是經(jīng)典恒電流法，即利用高壓直流電源串聯(lián)一組

2、高電阻來維持電流恒定。本實(shí)驗(yàn)采用高壓高阻法恒流。由于電解池的阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于外線路中串聯(lián)的限流電阻，所以在測量過程中由于電極極化、鈍化等原因引起電解池的阻抗變化或電路中接觸點(diǎn)電阻的變化相對于限流電阻而言是微不足道的，因此，它引起的電流變化可以忽略不計，達(dá)到恒定電流的目的。與控制電位法相比，控制電流法所用儀器簡單，容易實(shí)現(xiàn)，所以應(yīng)用較早。但控制電流法只適用于測量單值函數(shù)的穩(wěn)態(tài)極化曲線，即一個電流密度值對應(yīng)于一個電極電位值。一個電流密度對應(yīng)幾個電極電位值時必須采用控制電位法才能測得一條完整的極化曲線。采用恒電流法測量極化曲線時，在每一個給定的電流密度下，讀取相應(yīng)的電極電位值。但由于種種原因，在給定電流

3、后，電流不能立即達(dá)到穩(wěn)態(tài)，即電極電位還將隨時間發(fā)生變化。不同的電極體系，電位趨于穩(wěn)定所需要的時間也不同。那么，在實(shí)際測量時應(yīng)該怎樣來讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呢？大家知道，所謂穩(wěn)態(tài)是相對于暫態(tài)而言的，絕對的穩(wěn)態(tài)是不存在的，暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)的劃分是以物理量變化是否顯著為標(biāo)準(zhǔn)，這種劃分也是相對的， 因?yàn)槠溥€與采用儀器的靈敏度及觀察的時間長短有關(guān)。 所以，在實(shí)際測量中，往往電位接近穩(wěn)定時（即 13分鐘內(nèi)讀數(shù)無大變化）就讀取電位值，或者硬性規(guī)定時間間隔，給定電流后停一定時間（如3、5或10分鐘）測取電位值。1 / 3.顯然，這種測得的極化曲線并非穩(wěn)態(tài)，而只是接近于穩(wěn)態(tài)，是“準(zhǔn)穩(wěn)態(tài) ”。在穩(wěn)態(tài)情況下， 極化曲線表示電極反應(yīng)

4、速度（即電流密度） 與電極電位的關(guān)系。極化曲線是研究電極過程動力學(xué)最基本最重要的方法。利用極化曲線可以測量電極電極反應(yīng)的動力學(xué)參數(shù)，如交換電流密度i? ，傳遞系數(shù) 或，還可以研究電極反應(yīng)機(jī)理。此外，極化曲線在應(yīng)用電化學(xué)如電解、電鍍、化學(xué)電源和金屬腐蝕等方面得到廣泛應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)測量鋅電極在 1 mol/L KOH 溶液中的極化曲線。電極反應(yīng)：陰極（ Zn電極）： 2HO + 2e- 2OH+ H ；22陽極（ Zn電極）： 2OH H O +1/2O + 2e-22圖3-1 為鋅電極在堿性溶液中的陰極極化曲線，I、II 、III 區(qū)分別對應(yīng)弱極化區(qū)、Tafel極化區(qū)和析氫區(qū)，電極過程為電化學(xué)控制

5、。圖 3-1鋅電極在堿性溶液中陰極極化曲線三、儀器和測量體系儀器：電化學(xué)工作站一臺，電解池1套，導(dǎo)線，魯金毛細(xì)管。測量體系：研究電極： Zn電極（直徑 3mm，純度 99.95%），輔助電極：鋅電極，參比電極：氧化汞電極，電解液：1 mol/L KOH 溶液。實(shí)驗(yàn)使用的標(biāo)準(zhǔn)氧化汞電極（天津艾達(dá)恒晟科技發(fā)展有限公司）參數(shù)如表3-1所示，所以其電極電位? =0.098 1.12 ×10-4 (t25)/(V) 。表 3-1標(biāo)準(zhǔn)氧化汞電極結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)電極電極結(jié)構(gòu)25電極電位 ( V )溫度系數(shù) (mV/dec)使用介質(zhì)氧化汞電極Hg/HgO/KOH ( a=1)0.098 1.12堿性四、實(shí)驗(yàn)步驟2