材料電化學的測量方法.

1、材料電化學指導老師：趙明指導老師：趙明 作品講解：李佳潼作品講解：李佳潼Part理論介紹第一章one 電化學測量方法有哪些？電化學測量方法有哪些？第一類：電化學第一類：電化學熱力學熱力學性質(zhì)的測量方法性質(zhì)的測量方法11。第二類：單純依靠電極第二類：單純依靠電極電勢電勢、極化、極化電流電流的控的控 制和測量進行動力學性質(zhì)的測量制和測量進行動力學性質(zhì)的測量22。第三類：在電極電勢、極化電流的控制和測第三類：在電極電勢、極化電流的控制和測 量的同時引入量的同時引入光譜波譜光譜波譜技術(shù)、掃技術(shù)、掃 描探針顯微技術(shù)的體系電化學性描探針顯微技術(shù)的體系電化學性 質(zhì)測量方法質(zhì)測量方法33。1.鋰離子電池的熱電

2、化學研究及其電極材料的計算與模擬_宋劉斌2.埋地管道陰極保護電位參數(shù)及電位測試技術(shù)研究_黃騰飛3.在光波_超聲波作用下對奧氏體和鐵素體不銹鋼鈍化膜電化學性能的研究_高磊 2.2.埋地管道陰極保護電位參數(shù)及電位測試技術(shù)研埋地管道陰極保護電位參數(shù)及電位測試技術(shù)研究究_ _黃騰飛黃騰飛 通過電化學測量技術(shù)對土壤的腐蝕性進行了評價,并研究了16Mn鋼在土壤中的陰極極化行為。1.1.鋰離子電池的熱電化學研究及其電極材料的計鋰離子電池的熱電化學研究及其電極材料的計算與模擬算與模擬_ _宋劉斌宋劉斌采用電化學-量熱聯(lián)用技術(shù)系統(tǒng)地研究以LiFeP04和LiMn204為正極材料的鋰離子電池在不同溫度和倍率下充放

3、電過程中的熱電化學行為。3.3.在光波、超聲波作用下對奧氏體和鐵素體不銹鋼在光波、超聲波作用下對奧氏體和鐵素體不銹鋼鈍化膜電化學性能的研究鈍化膜電化學性能的研究. .高磊高磊 本論文以腐蝕電化學原理及半導體理論為基礎(chǔ)，主要使用動電位極化曲線、交流阻抗譜(EIS)和電容電位法(Mott-Schottky)等電化學研究方法，對SUS304 奧氏體不銹鋼與 SUS430 鐵素體不銹鋼鈍化膜在超聲波與光照條件下的腐蝕性能與半導體性質(zhì)進行了研究，最后還考察了溫度對這兩種不銹鋼鈍化膜性能的影響。幾種測量金屬腐蝕的方法4陽極電位法對銹蝕作定性判斷線性極化法快速測量銹蝕速度交流阻抗法反應動力學的有關(guān)信息,包括

4、反應阻抗、雙電層電容和擴散過程特征等4.張云蓮.張震雷.混凝土中鋼筋銹蝕電化學測量方法的介紹.浙江大學：材料保護.2005.9a.混凝土中鋼筋的線性極化曲線線性極化曲線示意圖 b.鋼筋的交流阻抗交流阻抗測試示意圖要控制哪些參數(shù)呢？要控制哪些參數(shù)呢？電極電勢的測量和控制電勢電流的測量和控制電流什么是什么是穩(wěn)態(tài)？穩(wěn)態(tài)？穩(wěn)態(tài)不等于平衡態(tài)，平衡態(tài)只是穩(wěn)態(tài)的一個特例，穩(wěn)態(tài)時電極反應仍以一定的速度進行，只不過是各變量(電流、電壓)不隨時間變化而已，而電極體系處于平衡態(tài)時，凈反應速度為零。絕對不變的電極狀態(tài)是不存在的，所以絕對不變的穩(wěn)態(tài)是不存在的。穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)是相對的。 穩(wěn)態(tài)的測量方法有？穩(wěn)態(tài)的測量方法有？恒

5、電勢穩(wěn)態(tài)恒電勢穩(wěn)態(tài)測量測量恒電流穩(wěn)態(tài)恒電流穩(wěn)態(tài)測量測量恒電勢穩(wěn)態(tài)測量恒電勢穩(wěn)態(tài)測量：在恒電位儀的保證下，控制研究電極的電位按照一定的規(guī)律變化，不受電極系統(tǒng)阻抗關(guān)系的影響，同時測量相應電流的方法。 恒電流穩(wěn)態(tài)測量恒電流穩(wěn)態(tài)測量：在恒電流電路或恒電流儀的保證下，控制通過研究電極的極化電流按照一定的規(guī)律變化，不受電解池阻抗變化的影響，同時測量每個外測電流密度下的電位穩(wěn)定值方法。（不隨t變化）小小 結(jié)結(jié)恒電流法和恒電位法的選擇根據(jù)具體情況而定，對于單調(diào)函數(shù)恒電流法和恒電位法的選擇根據(jù)具體情況而定，對于單調(diào)函數(shù)的極化曲線，即一個電流密度對應一個電位，或一個電位只對的極化曲線，即一個電流密度對應一個電位，

6、或一個電位只對應一個電流密度的情況，兩種方法得到同樣的穩(wěn)態(tài)極化曲線。應一個電流密度的情況，兩種方法得到同樣的穩(wěn)態(tài)極化曲線。對于極化曲線中有電流極大值時，只能采用恒電位法。反之，對于極化曲線中有電流極大值時，只能采用恒電位法。反之，只能采用恒電流法。只能采用恒電流法。說個例子吧？例如：測定具有陽極鈍化行為的陽極極化曲線，由于其具有S形，對應一個電流有幾個電位值，采用恒電流方法，只能測得正程ABEF，返程FEDA，不能測得真實完整的極化曲線，需要采用恒電勢方法。 反之，如果極化曲線有電勢極大值，只能選擇恒電流方法。實質(zhì)：就是選擇自變量，使得在每一個自變量下，只有一個函數(shù)值。什么是暫態(tài)什么是暫態(tài)？暫

7、態(tài)是相對于穩(wěn)態(tài)而言的。當極化條件改變是時，電極會從一個穩(wěn)態(tài)像另一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變，期間要經(jīng)歷一個不穩(wěn)定的、變化的過渡階段，這一階段稱為暫態(tài)。暫態(tài)過程的特點：暫態(tài)過程具有暫態(tài)電流，既雙電層充電電流ic。暫態(tài)過程中，極化電流包括兩部分，一部分用于雙電層充電，稱為雙電層充電電流；另一部分用于進行電化學反應，稱為法拉第電流。當擴散傳質(zhì)過程處于暫態(tài)時，電極溶液界面附近的擴散層內(nèi)反應物和產(chǎn)物粒子的濃度不僅是空間位置的函數(shù)，而且是時間的函數(shù)。暫態(tài)測量的方式暫態(tài)測量的方式按控制方式分： 控制電流法 控制電位法按極化波形分： 階躍法 方波法 線性掃描法 交流阻抗法1. 1.電流階躍法電流階躍法 2. 2.斷電流法斷電

8、流法3. 3.方波電流法方波電流法 4. 4.雙脈沖電流雙脈沖電流法法對稱方波：t1=t2，i1=i2一般要求i1i2，t1很?。?.51s），該方法可以提K=10cm/sM=Kit暫態(tài)測量可以應用在？暫態(tài)測量可以應用在？1、研究電極表面的覆蓋度2、反應物來源的判斷3、研究氫在Pt電極上的析出機理Part參文分析第二章two海水中銹層覆蓋碳鋼的腐蝕電化學行為海水中銹層覆蓋碳鋼的腐蝕電化學行為研究研究 鄒研鄒研.中國海洋大學中國海洋大學.2010.6本文采用失重法和多種電化學方法(包括極化曲線、線性極化法、電化學阻抗技術(shù)和恒電位階躍法)研究了碳鋼在靜態(tài)海水和動態(tài)海水中的長期腐蝕規(guī)律。 海洋腐蝕檢

9、測中應用的電化學測量海洋腐蝕檢測中應用的電化學測量電化學測定腐蝕速度的方法可以分為電化學測定腐蝕速度的方法可以分為穩(wěn)態(tài)測量、暫態(tài)測量穩(wěn)態(tài)測量、暫態(tài)測量和和電化學阻電化學阻抗法抗法等。等。常用的穩(wěn)態(tài)測量方法有常用的穩(wěn)態(tài)測量方法有線性極化電阻法線性極化電阻法, ,弱極化法弱極化法和和強極化法強極化法。常用的暫態(tài)測試方法有暫態(tài)常用的暫態(tài)測試方法有暫態(tài)線性極化技術(shù)線性極化技術(shù)、恒電流階躍法恒電流階躍法、恒電位階恒電位階躍法、恒電量法躍法、恒電量法等。等。腐蝕行為測定的電化學方法腐蝕行為測定的電化學方法 (1) (1)電化學阻抗測試電化學阻抗測試 (2) (2)恒電位階躍測試恒電位階躍測試 (3) (3

10、)線性極化測試線性極化測試 (4) (4)極化曲線測試極化曲線測試Fig1.碳鋼在靜態(tài)海水中不同浸泡周期碳鋼的極化曲線 隨著浸泡時間的增加隨著浸泡時間的增加, ,自腐蝕電位逐漸正移自腐蝕電位逐漸正移,4 ,4周以后自腐蝕電位開始變化周以后自腐蝕電位開始變化比較緩慢并逐漸穩(wěn)定比較緩慢并逐漸穩(wěn)定 陽極反應速度和斜率基本不變表明銹層對陽極過程的陽極反應速度和斜率基本不變表明銹層對陽極過程的影響不大影響不大, ,銹層下陽極過程仍然是鐵溶解反應銹層下陽極過程仍然是鐵溶解反應 但是但是, ,銹層對陰極過程有較大影銹層對陰極過程有較大影響響 相比之下相比之下,8 ,8周前的陰極行為變化很小周前的陰極行為變化

11、很小, ,從從8 8周開始陰極極限電流平臺和陰極周開始陰極極限電流平臺和陰極反應速度逐漸增加反應速度逐漸增加,Tafel,Tafel斜率逐漸減小斜率逐漸減小 。（塔菲爾斜率表示電化學反應容易。（塔菲爾斜率表示電化學反應容易程度，斜率越小表示越容易發(fā)生）程度，斜率越小表示越容易發(fā)生） 隨著浸泡時間的增加隨著浸泡時間的增加, ,陰極和陽極的陰極和陽極的TafelTafel斜率基本上變化不大斜率基本上變化不大, ,表明陰表明陰極和陽極的反應機理隨著時間的增加沒有發(fā)生變化極和陽極的反應機理隨著時間的增加沒有發(fā)生變化, ,但是陰極電流卻是逐但是陰極電流卻是逐漸增大的漸增大的, ,陰極反應速度逐漸增加陰極

12、反應速度逐漸增加, ,腐蝕電流密度隨之增大腐蝕電流密度隨之增大 而在靜態(tài)海水而在靜態(tài)海水中中, ,陰極陰極TafelTafel斜率一直發(fā)生變化斜率一直發(fā)生變化, ,這是兩者的不同之處這是兩者的不同之處 。Fig2.在動態(tài)海水中不同浸泡周期碳鋼的極化曲線結(jié)結(jié) 論論（1 1）短期浸泡）短期浸泡, ,失重法與電化學方法計算的碳鋼的腐蝕規(guī)律變化趨勢一失重法與電化學方法計算的碳鋼的腐蝕規(guī)律變化趨勢一致致, ,腐蝕速度逐漸減小并且數(shù)值相近腐蝕速度逐漸減小并且數(shù)值相近, ,這個階段電化學方法測定的腐蝕速度這個階段電化學方法測定的腐蝕速度是可靠的是可靠的 。（2 2）長期浸泡兩種方法開始出現(xiàn)分歧）長期浸泡兩種方法開始出現(xiàn)分歧, ,失重法計算的腐蝕速度仍然減小失重法計算的腐蝕速度仍然減小, ,電化學方法計算的腐蝕速度開始逐漸增大電化學方法計算的腐蝕速度開始逐漸增大 銹層越厚銹層越厚, ,偏差越大偏差越大 此時用電此時用電化學方法測定的較厚銹層碳鋼的腐蝕速度數(shù)據(jù)是不可靠的化學方法測定的較厚銹層碳鋼的腐蝕速度數(shù)據(jù)是不可靠的 時間越長時間越長, ,測測定結(jié)果越不可靠定結(jié)果越不可靠 。（3 3）在研究碳鋼的短期腐蝕行為時）在研究碳鋼的短期腐蝕行為時, ,在各種電化學方法中在各種電化學方法中, ,線性極化法和線性極化法和電化學阻