电化学原理第七章_气体电极过程.ppt

第七章 气体电极过程 重点要求 氢、氧电极的概念及总电极反应 氢电极阴极过程的反应历程及基本动力学规律 汞电极上氢阴极还原的理论及实验依据 氧电极过程的特点 第一节 研究氢电极过程的重要意义 标准氢电极 工业上应用 水溶液电镀 金属腐蚀 第二节 氢电极的阴极过程 一. 氢离子阴极还原的基本规律与可能历程 氢离子阴极还原过程服从Tafel公式： 可能的反应历程 二.析氢过电位 定义：在某一电流密度下，氢实际析出的电位与氢的平衡电位的差值 。 影响析氢过电位的主要因素 电极材料性质 电极表面状态 溶液组成 温度 pH值对析氢过电位的影响 pH7：pH增大1，析氢过电位增加约59mV ； pH7：pH增大1，析氢过电位减小约59mV ； 三. 析氢反应机理 迟缓放电理论——控制步骤为电化学反应步骤 迟缓复合理论——控制步骤为复合步骤 电化学脱附理论——控制步骤为电化学脱附 迟缓放电理论 基本观点： 控制步骤为： 析氢过电位由电化学极化而产生 极化曲线斜率的分析 若电子转移为控制步骤，从理论上知 取 则可估算处 25℃时： 若复合脱附为控制步骤 ，则： 若电化学脱附为控制步骤，则 取 ，并对上式取对数，得： 可计算25℃时Tafel斜率 迟缓放电理论适用范围 迟缓放电理论必须满足以下两个条件才适用： 均匀表面 吸附氢原子表面覆盖度小的高过电位金属 迟缓复合理论 基本观点： 控制步骤为： 实验依据： 与pH无关 不太大时，实验的b值与理论值吻合 第三节 氢电极的阳极过程 光滑Pt上的阳极反应历程 ： 分子氢溶解并扩散传质； 溶解氢得活性或电化学离解吸附： 吸附氢原子电化学氧化： 第四节 氧电极过程 总电极反应： 一.氧电极过程的特点 反应历程复杂 ； 电极过程可逆性很小 ； 反应涉及电位范围宽，表面状态变化极大 ； 易伴随各种副反应，动力学规律复杂。 二. 氧的还原过程 基本历程按反应产物可分为两类： 中间产物为 或 中间产物为 或表面氧化物 中间产物为 或 的基本历程 在酸性或中性溶液中： 在碱性溶液中： 中间产物为 或表面氧化物的基本历程 三. 氧的阳极氧化过程 析出反应： 酸性溶液中： 碱性溶液中： 氧析出反应的特点 析氧过电位随时间而变； 析氧过电位与电流的关系基本遵从Tafel 方程 a、b均与材料、溶液、电极表面状态、温度T等多因素有关。 * * 酸性溶液中 碱性溶液中 *