第10章电解与极化作用-20140223概述.ppt

金属表面形成浓差电池也能构成电化学腐蚀 A电极：Fe|空气 B电极：Fe|富含N2的空气 A阴极 B阳极 金属的防腐 （1）非金属防腐 在金属表面涂上油漆、搪瓷、塑料、沥青等，将金属与腐蚀介质隔开。 （2）金属保护层 在需保护的金属表面用电镀或化学镀的方法镀上Au，Ag，Ni，Cr，Zn，Sn等金属，保护内层不被腐蚀。 阴极保护层和阳极保护层 前者在破坏时加快腐蚀：原电池 后者在破坏时前者仍然不腐蚀 金属的防腐 （3）电化学保护 A 保护器保护 将被保护的金属如铁作阴极，较活泼的金属如Zn作牺牲性阳极。阳极腐蚀后定期更换。 B 阴极电保护 外加电源组成一个电解池，将被保护金属作阴极，废金属作阳极。 C 阳极电保护 用外电源，将被保护金属接阳极，在一定的介质和外电压作用下，使阳极钝化。 金属的防腐 （4）加缓蚀剂 在可能组成原电池的系统中加缓蚀剂，改变介质的性质，降低腐蚀速度。 （5）制成耐蚀合金 在炼制金属时加入其它组分，提高耐蚀能力。如在炼钢时加入Mn，Cr等元素制成不锈钢。 金属的钝化 化学法：浓硝酸或强氧化剂处理 电化学法：用外加电源使被保护的金属 作为阳极并维持其电势在钝化区 活化区 钝化区 过钝化区 金属的钝化 图10.8 钢在硫酸中的阳极氧化曲线 Fe的电势 A-B j随E而增加 B-E j随E而降低 E-F j 很小 F-D j随E而增加 §10.5 化学电源 石油－天然气－煤炭 逐渐枯竭 新能源形式？－风能、太阳能、核能、潮汐能、沼气 特点：不稳定、不能替代汽油柴油 氢能－储存的问题、制备氢的问题 化学电池！ §10.5 化学电源 化学电源分类 一次电池 电池中的反应物质进行一次电化学反应放电之后，就不能再次利用，如干电池、纽扣电池。 这种电池造成严重的材料浪费和环境污染。 金属封顶盖 封口纸 颈圈纸 金属外壳 绝缘纸筒 电芯纸托 底纸 金属底板（－） 锌筒 电解液 NH4Cl ，水 ZnCl2 ，淀粉 电芯 MnO2 ， C， NH4Cl ，水 (+)碳电极 一次电池结构示意图 燃料电池 又称为连续电池 以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。 一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极的反应物质 氢氧燃料电池 H2 ( pH2) | H+ 或 OH- (aq) | O2 ( pO2) 氧电极：O2+4H++4e - →2H2O 氢电极：2H2( pH2) → 4H+ + 4e - 净反应：2H2( pH2) + O2 = 2H2O 在pH 1—14范围内，标准电动势 1.229 V 多孔电极 离子交换膜 氢氧燃料电池示意图 燃料电池的优点： 1. 高效 化学能 热能 机械能 化学能 电能 机械能 ? 30% ? 80% 2. 环境友好 不排放有毒的酸性氧化物，CO2比热电厂少40%， 3. 重量轻，比能量高 用于航天事业，汽车工业，应急电源等。是21世纪首选的清洁能源。 产物水可利用，无噪音； 4. 稳定性好，可连续工作，可积木式组装，可移动 氢氧燃料电池的难点 氢气的储存 液氢要求高压、低温，有危险性 钢瓶储氢，可使用氢气只占钢瓶质量的1%，同样有危险性 研制储氢金属和其他储氢材料 研制用太阳能制备氢气 蓄电池 又称为二次电池，可充电电池 。 这种电池放电后可以充电，使活性物质基本复原，可以重复、多次利用。 （1）铅蓄电池 Pb(s)|H2SO4(相对密度1.22-1.28)|PbO2(s) 电池反应： PbO2(s)+Pb(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(s) (2) Fe-Ni 蓄电池 Fe|KOH(质量分数=0.22)|NiOOH(s) 电池反应 Fe(s)+2NiOOH(s)+2H2O=Fe(OH)2(s)+2Ni(OH)2(s) Cd-Ni蓄电池 Cd(s)|KOH(质量分数0.20)|NiOOH(s) 电池反应 Cd(s)+2NiOOH(s)+2H2O=Cd(OH)2(s)+2Ni(OH)2(s) (3) Ag-Zn 蓄电池 电池反应为： 上述电池中Ag-Zn 蓄电池的电容量最大 高能电池 （4）H-Ni电池：氢化物负极，NiOOH正极 MH(s)|KOH(aq)|NiOOH(s) 或 MH(s)|KOH(aq)|Ni(OH)2(s)+NiOOH(s) * * 第十章 电解与极化作用 §10.1 分解电压 §10.3