电化学测试方法

电化学测试一般步骤：

1. 玻璃仪器、对电极清洗

三口电解池，棕色容量瓶（高氯酸），容量瓶（硫酸），烧杯，移液管先用自来水冲洗干净后，加入洗洁精放在超声池中超声半小时，再用自来水冲洗3-4次，然后用超纯水冲洗3-4次，沥干，放入铬酸清洁液24h以上，取出后用超纯水清洗3-4次，再存放在1M的硝酸溶液中，用前取出用超纯水冲洗3次，晾干。

Pt对电极清洁，在1M硝酸溶液中扫2次C乂或，50圈,200mV/S，扫完一次之后再更换溶液接着再扫，直到氢的吸脱附区形状,10圈，，200mV/S）（3个特征峰全出），用完之后再放置在1M硝酸溶液中保存。

碳棒电极，先清洗，然后在1M硝酸溶液中扫CV（或，50圈），

用完之后再放置在11M硝酸溶液中保存。

2. HCI04L）溶液配置

现配现用。取1L的棕色容量瓶，用超纯水清洗多遍（至少3遍），用干净并且干燥的移液管移取8ml %优级纯高氯酸（进口的高氯酸，3个月用完，分解出氯离子）至容量瓶中，定容。

买一个pH计。

3. 参比校正

所有的电解池、参比电极、对电极在测试前用L HClO4润洗3 次。在含有电解液的五口烧瓶中通氢气1h至饱和，以Pt丝为对电极和工作电极，待校正参比电极为参比电极，（1）直接读三电极体系的开路电压，开路电压就是参比电极的电位；（2）扫CV先测开路

电压，然后在开路电压正负10mV区间来扫CV扫描速度1mV/s，电压稳定时电流为0处所对应的电压值为参比电极校正电位。

参比电极应每天测试前校正防止电位漂移。

4. 工作电极准备

抛光粉和麂皮

电极打磨处理，最细的AI2O3,走8字30次，水洗、硝酸洗、碱洗、醇洗，盖帽子，照出人影。

墨水滴制备：称量2mg催化剂样品放入试管中，再用移液枪加入800微升乙醇和5微升5%Nafion溶液，超声混合30min-60min，到样品均匀分散到溶液中为止。（以20%?业Pt/C，载量为5ug为例）

墨水滴制备：称量2mg催化剂样品放入试管中，再用移液

枪加入800微升乙醇，超声混合30min-60min，到样品均匀分散到溶液中为止。再滴1滴％勺Nafion到电极表面。（以20%?业Pt/C，载量为5ug为例）

催化层涂覆：用移液枪移取10卩L混合液，分多次涂覆在玻碳电极表面，干燥后待用。（如下图）

表面有气泡:

5. 电极极化（活化催化剂）

取HCLO4 溶液于三口瓶中，Pt 丝为对电极，Ag/AgCl 电极为参比电极，涂覆了样品的玻碳电极为工作电极，在N2饱和HCI04 溶液中循环伏安扫描50-100 圈，使催化剂活化，扫描范围是, 扫描速度是50mV/s。再更换溶液扫CV 20-30圈，

6. 极化曲线测定

在02饱和HCIO4溶液中进行氧还原极化曲线测试，先从扫到0V，然后再从0V扫到，扫描速率10mV/s,取0V扫到的数值绘制极化曲线。此测试是于旋转圆盘电极上进行，转速设为1600rpm。

7．甲醇氧化测试

活化完之后在N2饱和的HCIO4+ CH3OH溶液中进行甲醇氧化

的测试，电位区间一般为（），扫描30-50 圈（根据样品需求），扫描速度为50 mV/s.

8. 稳定性测试（老化前，老化，老化后）

（老化前）CV取HCIO4溶液于五口瓶中，Pt丝为对电极，

Ag/AgCI 电极为参比电极，涂覆了样品的玻碳电极为工作电极，在N2 饱和HCIO4溶液中循环伏安扫描50-100圈，使催化剂活化，扫描范围是, 扫描速度是50mV/s。LSV: 极化曲线测定，在02饱和HCI04 溶液中进行氧还原极化曲线测试，先从扫到0V ，然后再从0V 扫到，

扫描速率10mV/s,取以0V扫到的数值绘制极化曲线。

（老化）N圈CV曲线和极化曲线测试。将极化曲线测试后的电极在02饱和HCIO4溶液中进行循环伏安扫描，扫描电位区间Vs. RHE扫描速度50mV/s扫描圈数N圈。

（老化后）CV将N圈扫描后的电极在N2饱和HCIO4溶液中循环伏安扫描活化5-100圈，扫描电位区间Vs. RHE，扫速50mV/s 的条件下。LSV:然后再在02饱和HCIO4溶液中进行氧还原极化曲线测试，先从扫到0V，然后再从0V扫到，扫描速率10mV/s,取以0V 扫到的数值绘制极化曲线

注意事项：

1、测试过程中，图形噪音太大，可能是因为旋转圆盘与玻碳电极

接口没有拧好，或是接口处沾水。

处理方法：取下玻碳电极，将接口处小心擦拭干净，重新装上旋转圆盘。（夹子要定期除锈）

2、旋转圆盘电极在开启旋转需要从低转速下慢慢升至高转速，不能直接从0r/s 升至1600r/s ，以免对设备造成损坏。

3、在测LSV时，氧气一定要通饱和，一般氧气通1h以上。

同时，测试时，通气管气体流量不能太大，以免影响测试数据或冲掉玻碳电极上的样品。

4 、老化过程中，由于一需要的时间都比较长，高氯酸见光容易分解从而影响实验的结果，故测试中应用锡箔纸将五口瓶封住，使高氯酸处于避光的环境。

5、如遇到测试时曲线出现明显异常，或无电流。可取下电极夹

头，重新夹上，可能是由于接头接触不良导致。

6、甲醇氧化测试过程中，甲醇可能会因为气体的通入而被带走，从而影响测试结果，所以，测试时尽量采取密闭的操作环境。

7、测试中催化剂中毒的原因：

铂丝电极可能会被污染；高氯酸的瓶子不干净，其他人可能配含有有机物的溶液. 超纯水可能出现问题；

注意氯离子污染。

数据后处理过程:

(1)粒径大小测量：通过TEM看颗粒是否发生团聚

(2)催化剂的晶型结构：通过测试XRD判断催化剂的合金化程度以

及其晶型结构。

(3)电极催化剂含量测试(ICP):电化学测试完成后，将催化剂

从电极上超声下置于坩埚中，等干燥后，在马弗炉中900 C煅烧30min,然后用王水煮30mi到金属全部溶解，转移至100 mL容量瓶中，定容。然后进行电感耦合等离子体(ICP)测试，取25ul 1000ug/ mL的Pt 标准溶液于250 mL容量瓶中，定容后浓度为mL,再取上述溶液10 mL、20 mL、30 mL、40 mL、50 mL于100 mL 容量瓶中，定容，浓度分别为、、、、mL。以标准溶液做曲线，然后测试待测液

浓度，计算电极催化剂中Pt的含量。

(4)催化剂的电化学活性表面积(ECSA是通过CO容入来计算的，工作电极先在HCIO4中通入CO气体10min,然后在N2饱和的HCIO4 溶液中扫CV进行脱附，扫描范围为RHE下扫描10圈，

下式进而计算出催化剂中Pt的ECSA

ECSA 二

(1)

其中，＜(mC)是CO容入峰的积分面积得到总的电量，mC cm-2是CO单层吸附到催化剂表面的电荷，［Pt］是负载到电极表面催化剂的质量，单位是g/m2。

(5)IR-free 校正：校正后的电位二实际测试电位-阻抗测试电阻*实际测试电流，用校正后的电流密度和电位做图。

(6)质量活性计算：通过IR-free校正后的极化曲线先计算出动力学电流J K ,然后再除以电极中Pt的含量。

J K 通过下式计算：

质量比活性通过下式计算:

质量比活性=需

其中，J D 是极限扩散电流，J 是在下IR-free [Pt]是通过ICP 测试得到的电极上Pt 的含量。

（7）比表面活性计算：

其中，MA 是质量比活性，电化学活性表面积（ECSA 校正后所得的电流,

比表面活性二 ~ECSA

电化学原理与方法课程中下半学期课程复习题 (1)剖析

1请你简要论述一下，电化学研究方法中，暂态测量技术有哪些？以及暂态研究技术的应用有哪些？暂态测量技术有哪些？暂态测量方法的种类 ①按极化或控制的幅度分( 幅度：电极极化的幅度，界面电位变化量) a. 大幅度暂态测量(研究电极过程) |Δφ|>10 mV ( 大幅度) b. 小幅度暂态测量(用于测定参数Rr、RL、C d) |Δφ|<10 mV(小幅度) ②按控制方式分： a. 控制电流法暂态测量 b. 控制电位法暂态测量控电流法：单电流阶跃;断电流;方波电流;双脉冲电流控电位法:阶跃法、方波电位法等;线性扫描(单程线性扫描,连续三角波扫描);脉冲电位(阶梯伏安,常规脉冲,差分脉冲,方波伏安) [从电极极化开始到各个子过程（电化学反应过程、双电层充电过程、传质过程和离子导电过程）做出响应并进入稳态过程所经历的不稳定的，变化的“过渡阶段”，称为暂态.] [电化学暂态测试技术也称为电化学微扰测试技术，即用指定的小幅度电流或电压讯号加到研究电极上，使电极体系发生微弱的扰动，同时测量电极参数的响应来研究电极反应参数] 暂态研究技术的应用？暂态技术提供了比稳态技术更多的信息，用来研究电极过程动力学，测定电极反应动力学参数和确定电极反应机理，而且还可将测量迁越反应速率常数的上限提高2～3个数量级，有可能研究大量快速的电化学反应。暂态技术对于研究中间态和吸附态存在的电极反应也特别有利。暂态技术中测得的一些参量，例如双电层电容、欧姆电阻、由迁越反应速率常数决定的迁越电阻等，在化学电源、电镀、腐蚀等领域也有指导意义。 2.请你谈谈电化学测量中要获得电化学信号需要哪些电极以及设备，它们分别的作用是什么？一、需要①参比电极：参比电极的性能直接影响着电极电势的测量或控制的稳定性。 ②盐桥：当被测电极体系的溶液与参比电极的溶液不同时，常用盐桥把研究电极和参比电极连接起来。盐桥的作用主要有两个，一个是减小接界电势，二是减少研究、参比溶液之间的相互污染。

电化学原理及其应用(习题及答案)

第六章电化学原理及其应用一、选择题 1．下列电极反应中，溶液中的pH值升高，其氧化态的氧化性减小的是(C) A. Br2+2e = 2Br－ B. Cl2+2e=2Cl— C. MnO4—+5e+8H+=2Mn2++4H2O D. Zn2++2e=Zn 2．已知H2O2在酸性介质中的电势图为O2 0.67V H2O2 1.77V H2O，在碱性介质中的电势图为O2-0.08V H2O2 0.87V H2O，说明H2O2的歧化反应（C） A.只在酸性介质中发生 B.只在碱性介质中发生 C.无论在酸、碱性介质中都发生Ｄ.与反应方程式的书写有关 3．与下列原电池电动势无关的因素是Zn |Zn2+‖H+，H2 | Pt （B） A. Zn2+的浓度 B. Zn电极板的面积 C.H+的浓度 D.温度 4．298K时，已知Eθ（Fe3+/Fe）=0.771V，Eθ（Sn4+/Sn2+）=0.150V，则反应2Fe2++Sn4+=2Fe3++Sn2+的△r G mθ为（D）kJ/mol。 A. －268.7 B. －177.8 C. －119.9 D. 119.9 5．判断在酸性溶液中下列等浓度的离子哪些能共存（D） A Sn2+和Hg2+ B. SO32—和MnO4— C. Sn4+和Fe D. Fe2+和Sn4+ 已知Eθ(Hg2+/Hg)=0.851V，Eθ(Sn4+/Sn2+)=0.15V ，Eθ(MnO4—/Mn2+)=1.49V Eθ(SO42—/H2SO3)=1.29V ，Eθ(Fe2+/Fe)= —0.44V 6．已知下列反应在标准状态下逆向自发进行 Sn4++Cu = Sn2++Cu2+ Eθ(Cu2+/Cu)=(1) , Eθ(Sn4+/Sn2+)=(2) 则有（C） A. (1) = (2) B. (1)＜(2) C. (1)＞(2) D. 都不对二、填空题 1．将下列方程式配平 3PbO2 + 2 Cr3+ + ____H2O___ ＝1Cr2O72—+ 3Pb2+ + __2H+___ (酸性介质) 2MnO2 + 3 H2O2 +__2OH-___ ＝2MnO4—+ ___4H2O______ （碱性介质）2．现有三种氧化剂Cr2O72—，H2O2，Fe3+，若要使Cl—、Br—、I—混合溶液中的I—氧化为I2，而Br-和Cl-都不发生变化，选用Fe3+最合适。(EθCl2/Cl-=1.36V, EθBr2/Br-=1.065V, EθI2/I-=0.535V) 3．把氧化还原反应Fe2++Ag+=Fe3++Ag设计为原电池，则正极反应为Ag++ e = Ag，负极反应为Fe3++e= Fe2+ ，原电池符号为Pt︱Fe3+(c1),Fe2+(c2)‖Ag+(c3)︱Ag。 4．在Ｍn++n e＝M(s)电极反应中，当加入Ｍn+的沉淀剂时，可使其电极电势值降低，如增加Ｍ的量，则电极电势不变 5．已知EθAg+/Ag=0.800V, K sp=1.6×10—10则Eθ（AgCl/Ag）= 0.222V。 6．已知电极反应Cu2++2e=Cu的Eo为0.347Ｖ,则电极反应2Cu - 4e =2Cu2+的Eθ值为0.347V 。7．用氧化数法配平下列氧化还原反应。（1）K2Cr2O7＋H2S＋H2SO4K2SO4＋Cr2(SO4)3＋S＋H2O K2Cr2O7＋3H2S＋4H2SO4 =K2SO4＋Cr2(SO4)3＋3S＋7H2O

电化学原理知识点

电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。分类： 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。活度与活度系数：活度：即“有效浓度”。活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。离子强度I ：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。与 K 的关系：与的关系：当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。离子独立移动定律：当溶液无限稀释时，可以完全忽略离子间的相互作用，此时离子的运动 i i i x αγ=∑ =2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ= KV =λN c N c k 1000=λ- ++=000λλλ

电化学暂态测试方法(包括交流阻抗法)、in situ方法、总结及案例

电化学暂态测试方法（包括交流阻抗法）、in situ方法、总结及案例

目录1. 交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述 1.2电化学极化下的交流阻抗 1.3 浓差极化下的交流阻抗 1.4复杂体系的交流阻抗 2. 电化学暂态测试方法 2.1 电化学暂态测试方法概述 2.2 电化学极化下的恒电流暂态方法 2.3 浓差极化下的恒电流暂态方法 2.4 电化学极化下的恒电位暂态方法 2.5 浓差极化下的恒电位暂态方法 2.6动电位扫描法 3.原位（in situ）电化学研究方法 4.案例参考文献

1.交流阻抗法 1.1 交流阻抗法概述交流阻抗法是指小幅度对称正弦波交流阻抗法。就是控制电极交流电位（或控制电极的交流电流）按小幅度（一般小于10毫伏）正弦波规律变化，然后测量电极的交流阻抗，进而计算电极的电化学参数。由于使用小幅度对称交流电对电极极化，当频率足够高时，以致每半周期所持续的时间很短，不致引起严重的浓差极化及表面状态变化。而且在电极上交替地出现阳极过程的阴极过程，即使测量讯号长时间作用于电解池，也不会导致极化现阶段象的积累性发展。因此这种方法具有暂态法的某些特点，常称为“暂稳态法”。“暂态”是指每半周期内有暂态过程的特点，“稳态”是指电极过程老是进行稳定的周期性的变化。交流阻抗法适于研究快速电极过程，双电层结构及吸附等，在金属腐蚀和电结晶等电化学研究中也得到广泛应用。研究电化学体系的阻抗图谱,获得电极反应体系的控制步骤和动力学参数、反应机理以及各因素的影响规律，方法有两种： 1)等效电路方法理论：建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的等效电路，理论推导出其阻抗图谱。测试方法：由阻抗图谱对照理论画出对应的等效电路。优缺点：此法直观,但一个等效电路可能对应不止1个等效电路。 2）数据模型方法理论：建立各种典型电化学体系在不同控制步骤下的理论数据模型，理论计算出其阻抗图谱。测试方法：由阻抗图谱对照理论获得数据模型。优缺点：此法准确，但实际电化学体系复杂模型难以建立，正在发展中。阻抗、导纳与复数平面图 1）阻抗:Z= E / I 而如正弦交流电压E = Emsinωt 等，E 、I 、 Z 均为角频率ω (=2πf )或频率 f 的函数。 2) 导纳:Y Y=1/Z 3) 阻抗的矢量表示与复数平面图 Z 可以表示为实—虚平面的矢量: Z = A + jB Z 可由模数 Z 和相角φ来定义: φ φ sin cos Z B Z A == 2 2B A Z += A B tg = φ 阻抗谱：阻抗随交流信号角频率或频率的变化关系

电化学原理思考题答案-北航李荻版

２、为什么不能测出电极得绝对电位？我们平常所用得电极电位就是怎么得到得？答：电极电位就是两类导体界面所形成得相间电位，相间电位中得内电位就是无法直接测量得,故无法直接测出电极得绝对电位，我们平常所用得电极电位都就是相对电极电位。不对,虽然有电位差,但就是没有电流通过,所以不能转化为电能。

17、描述腐蚀原电池得特点所在。 ①阴、阳极区肉眼可分或不可分,或交替发生； ②体系不稳定稳定，腐蚀过程就是自发反应； ③只要介质中存在氧化剂（去极化剂)，能获得电子使金属氧化,腐蚀就可发生; ④腐蚀得二次产物对腐蚀影响很大； ⑤电化学腐蚀离不开金属/电解质界面电迁移，电子由低电位金属或地区传荷到电位高得金属或地区,再转移给氧化剂； ⑥腐蚀电池包括阴极、阳极、电解质溶液与电路四部分，缺一不可; ⑦阴极、阳极反应相对独立,但又必须耦合,形成腐蚀电池; ⑧ｉa=ic , 无净电荷积累; ⑨腐蚀电池不对外作功，只导致金属腐蚀破坏得短路原电池.原电池与电解池

１.原电池与电解池得比较: ４.电解、电离与电镀得区别

对于我们所讨论得某一反应来说，zＦ为常数，故J与ｖｒ成正比。这就就是说,在电化学中总就是习惯于用电流密度来表示反应速度.由于在稳态下接续进行得各步骤速度都一样，所以在讨论液相传质等步骤时，也可用电流密度来表示它们得反应速度。因此,在电化学中实际上已经将电流密度变成反应速度得同义语了。己知电极反应在25℃时得反应速度为0．1 A/ｃm2.根据各单元步骤活化能计算出电子转移步骤速度为1、0４ X 10-2moｌ/m2ｓ,扩散步骤速度为0、1 mｏl/m2s。试判断该温度下得控制步骤.若这一控制步骤得活化能降低了12ｋＪ/ｍｏｌ，会不会出现新得控制步骤？[ 解〕因为电极反应速度可用电流密度表示,即J=nＦv,所以对电子转移步骤，其反应速度可表示为j电子=ｎFv电子。已知ｎ＝1，故j电子＝1x96500 x 1、 04 ｘ１0－2≈0、１A/ｃm2同理J扩散=nFv扩散 =１x９65０0ｘ0、１＝０、965A／cm２已知整个电极反应速度为0、 1 A/cm2,所以可判断速度控制步骤就是电子转移步骤。若电子转移步骤活化能降低１2 ｋJ／moｌ，则根据ｖ=K c exp（—W/RT) 式中，W为活化能，ｃ为反应物浓度。设原来速度为v１。活化能降低后得速度为 v２，则v1=Ｋ c exp （—W1/RT）Ｖ2=K c exp(—Ｗ２／RT)=Ｖ1 exp(△W/ＲＴ）=1、04x１0－2 eｘｐ(１2x１０3/8、31x298)=１、32 mol/ｍ2s 可见J’电子>>J扩散,速度控制步骤将发生变化。４、电化学反应得基本动力学参数有哪些?说明它们得物理意义? 通常认为传递系数(α与β)、交换电流密度（j0 ）与电极反应速度常数（K）为基本得动力学参数.①传递系数（α与β) 即表示电极电位对还原反应活化能与氧化反应活化能影响得程度，又称为对称系数;②交换电流密度( ｊ0 ) 交换电流密

超级电容器材料电化学电容特性测试

华南师大学实验报告学生:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源课程名称：化学电源实验实验项目：超级电容器材料电化学电容特性测试实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月19日-26日实验指导老师：易芬云组员：吕俊、郭金海、余启鹏一、实验目的 1、了解超级电容器的原理； 2、了解超级电容器的比电容的测试原理及方法； 3、了解超级电容器双电层储能机理的特点； 4、掌握超级电容器电极材料的制备方法； 5、掌握利用循环伏安法及恒流充放电的测定材料比电容的测试方法。二、实验原理 1、超级电容器的原理超级电容器是由两个电极插入电解质中构成。超级电容与电解电容相比,具有非常高的功率密度和实质的能量密度。尽管超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,但是超级电容与电解电容或者电池的结构非常相似。

图1 超级电容器的结构图从图中可看出,超级电容器与电解电容或者电池的结构非常相似,主要差别是用到的电极材料不一样。在超级电容器里,电极基于碳材料技术,可提供非常大的表面面积。表面面积大且电荷间隔很小,使超级电容器具有很高的能量密度。大多数超级电容器的容量用法拉(F)标定,通常在1F到5,000F之间。 (1) 双电层超级电容器的工作原理双电层电容是在电极/溶液界面通过电子或离子的定向排列造成电荷的对峙所产生的。对一个电极/溶液体系,会在电子导电的电极和离子导电的电解质溶液界面上形成双电层。当在两个电极上施加电场后,溶液中的阴、阳离子分别向正、负电极迁移,在电极表面形成双电层;撤消电场后,电极上的正负电荷与溶液中的相反电荷离子相吸引而使双电层稳定,在正负极间产生相对稳定的电位差。这时对某一电极而言,会在一定距离（分散层）产生与电极上的电荷等量的异性离子电荷,使其保持电中性;当将两极与外电路连通时,电极上的电荷迁移而在外电路中产生电流,溶液中的离子迁移到溶液中成电中性,这便是双电层电容的充放电原理。根据双电层理论,双电层的微分电容约为20μF/cm2,采用具有很大比表面积的碳材料可获得较大的容量。双电层电容具有响应速度快，放电倍率高的特点，但储能比电容较小。 (2) 法拉第鹰电容的工作原理法拉第鹰电容器是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上,电极活性物质进行欠电位沉积,发生高度可逆的化学吸附脱附或氧化还原反应,产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容,其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储,而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。对于其双电层中的电荷存储与上述类似,对于化学吸脱附机理来说,一般过程为电解液中的离子一般为或在外加电场的作用下由溶液中扩散到电极溶液界面,而后通过界面的电化学反应而进入到电极表面活性氧化物的体相中若电极材料具有较大比表面积的氧化物,就会有相当多的这样的电化学反应发生,大量的电荷就被存储在电极中。放电时这些进入氧化物中的离子又会重新返回到电解液中,同时所存储的电荷通过外电路而释放出来,这就是法拉第准电容的充放电机理。法拉第鹰电容可以产生高的比电容，但因为法拉第反应的限制，倍率性能比双电层电容小。

电化学原理试题

电化学原理一、填空题。（每空2分，共30分） 1. 电化学研究对象包括三部分：_____________，________________及_______________________。 2. 液相传质的三种方式为：_____________，______________和_____________。 3. 离子淌度反映出离子在______________推动下的运动特征。 4. 金属与溶液界面电位差一般由______________电位差、____________电位差和__________电位差组成。 5. 金属电化学防腐有___________、___________、___________等三种方式。 6. 电池放电时，阳极是正极还是负极？_____________。 7. 若某一电极过程有15J0< J< ，则其速度控制步骤为_____________步骤。二、回答下列问题。（每题10分，共40分） 1. “除电荷传递步骤外，电极过程的其他步骤不涉及电子转移，所以不能用电流密度来表示它们的速度。” 这种说法对吗？为什么？ 2. 在不同金属上发生氢离子还原时，为什么可根据Tafel公式中的a值将它们分成高、中、低过电位金属？ 3.?电化学极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤？浓度极化的电极过程速度控制步骤是什么步骤？ 4. 为什么电极电位的改变会影响电极反应的速度和方向？三、计算题（10分）用H2SO4的水——乙酸溶液为电解液，测定铂电极（阳极）上氧的过电势，得出下表结果：J /10-310-25×10-210-1 η/V 求Tafel常数a和b。四、分析在金属电镀过程中阴、阳极上发生反应（包括副反应）的特点及电位变化特点。（10分）五、测量动力学参数可采用经典法和暂态法，二者各有何特点。（10分）电化学原理试题B（答案）二、填空题。（每空2分，共30分） 1. 电子导体，离子导体，二者形成的带电界面性质 2. 对流，扩散，电迁移

电化学研究方法总结及案例

电化学研究方法总结及案例\

电化学原理练习题及答案

电化学原理练习题及答案 1、在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是（） A.原电池正极和电解池阳极所发生的反应 B.原电池正极和电解池阴极所发生的反应 C.原电池负极和电解池阳极所发生的反应 D.原电池负极和电解池阴极所发生的反应 2、下列关于铜电极的叙述正确的是（） A.铜锌原电池中铜是正极 B.用电解法精炼粗铜作阴极 C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极 3.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是( ) A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 4.（2004年广东，11）pH=a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能是（） A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4 5.（2004年天津理综，12）图11－13为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正．．确．的是图11－13 A.a电极是负极 B.b电极的电极反应为：4OH－－4e－====2H2O+O2↑ C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 6.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是 A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小 C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1 7.（2004年江苏，16）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）====Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s）下列说法错误．．的是( ) A.电池工作时，锌失去电子

质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试

质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能测试一、实验目的与内容 1、了解质子交换膜燃料电池的工作原理和研究现状； 2、掌握循环伏安法（CV）和旋转圆盘电极技术（RDE）评价质子交换膜燃料电池铂基电催化剂的电化学性能的基本原理和操作过程； 3、掌握电化学中三电极体系的基本概念，学会利用CV法测定铂基电催化剂的电化学活性表面积（ESA）；了解极限电流密度的概念，学会通过RDE技术研究铂基电催化剂的氧还原本征活性。二、实验原理概述 1、燃料电池技术进展及工作原理燃料电池(Fuel Cell)是一种在等温状态下直接将化学能转变成电能的电化学装置。它不同于普通的二次电池，其工作过程是燃料和氧化剂分别在阳极和阴极上发生电化学反应，由电解质传导的离子和外电路的电子构成回路，从而将化学能直接转化成电能。燃料电池作为一种高效、环境友好的发电装置，自1839年英国科学家William Grove首次发现氢气在铂黑电极上的电化学氧化现象以来，人们对它的研究已有100多年的历史，但除了用于航天领域外，并未受到广泛关注。自上世纪90年代开始，随着化石能源的枯竭和环境的日益恶化，人们对燃料电池的研究热情也随之高涨，也取得了巨大的进步。目前，全世界约有20多个国家已投入巨额经费用于燃料电池的研究开发，技术处于领先的国家为美国、日本和欧盟，其中美国把燃料电池列为国家发展的27个关键技术之一，《时代周刊》将燃料电池列为21世纪的高科技之首。燃料电池之所以成为研究热点，主要是基于以下优点： (1) 能量转换效率高。由于燃料电池反应过程中不涉及燃烧，不经过热机转换过程，因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制，可高达60-80%。 (2) 环境友好。由于燃料电池是按电化学原理发电，不经过燃烧过程，所以它几乎不排放NO x和SO x和颗粒物，减轻了对大气的污染。而且燃料电池CO2排放量也比热机过程减少40%以上，这对缓解地球的温室效应有重大意义。 (3) 比能量或比功率高。在各种电池，包括镉镍电池、铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池以及燃料电池中，燃料电池的理论比能量要远远高于其它电池。

电化学原理试题A答案

电化学原理试题A（答案）考试形式：闭卷答题时间： 120 分钟本卷面成绩占课程成绩 100% （所有答案必须写在答题纸上、标清题号）一、名词解释（每题3分，共15分） 1. 极化：有电流通过电化学装置时，电极电势偏离平衡电势的现象。 2. 交换电流密度：在平衡电势下，外电流密度为0，此时电极上正逆反应的绝对电流密度相等，都等于交换电流密度。 3. 4. 稳态扩散：电极反应有溶液中粒子参与时，该粒子会沿着某一方向产生一定的净流量，当此过程中溶液内各点浓度均保持恒定，不随时间而变化时，称为稳态扩散。 5. 零电荷电势：电极表面剩余电荷浓度为零时所对应的电极电势。二、比较下列各组概念，说明其区别与联系。（每题5分，共15分） 1.阴极阳极答：电化学装置中有电流通过时，得到电子，发生还原反应的电极是阴极；失去电子，发生氧化反应的电极是阳极。一个电极电势负移就是阴极，电势正移就是阳极。 2.双电层扩散层答：电极表面存在电势梯度的液层是双电层；双电层外存在浓度梯度的液层是扩散层。二者都是电极表面附近的液层，但双电层内是反应区，扩散层内是液相传质区。 3.理想极化电极理想不极化电极答：电极电势可以极化到任意值的电极是理想极化电极；电极电势只能维持平衡电势的电极是理想不极化电极。二者都是一种理论近似，实际中都会有偏差，但有近似符合的实际电极。三、回答下列问题。（每题8分，共40分） 1.“当电极处于零电荷电位时，表明电极的电极电位为零。”这种说法对吗？为什么？答：不对。电极表面剩余电荷浓度为零并不是电势为零。 2.“恒电流极化时，反应物粒子在电极表面的浓度随时间不断下降，当其降到零时，因无反应粒子，

电化学原理思考题答案11267

（注：我只做了老师要求做地）第三章 .自发形成地双电层和强制形成地双电层在性质和结构上有无不同？为什么？．理想极化电极和不极化电极有什么区别？它们在中有什么重要用途？文档来自于网络搜索答：当电极反应速率为，电流全部用于改变双电层地电极体系地电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质地研究.理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面地电流全部用于电化学反应，可用作参比电极. ．什么是电毛细现象？为什么电毛细曲线是具有极大值地抛物线形状？文档来自于网络搜索答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化地现象.溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面地张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值地抛物线形状.文档来自于网络搜索．标准氢地表面剩余电荷是否为零？用什么办法能确定其表面带电状况？文档来自于网络搜索答：不一定，标准氢电极电位为指地是氢标电位，是人为规定地，电极表面剩余电荷密度为时地电位指地是零电荷电位,其数值并不一定为;因为形成相间电位差地原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\偶极子双电层\金属表面电位.可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极地零电荷电位，若小于则电极带正电，反之带负电.文档来自于网络搜索．你能根据电毛细曲线地基本规律分析气泡在电极上地附着力与电极电位有什么关系吗？为什么有这种关系？（提示：液体对电极表面地润湿性越高，气体在电极表面地附着力就越小.）文档来自于网络搜索．为什么在微分曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”？文档来自于网络搜索．双电层地电容为什么会随电极电位变化？试根据双电层结构地物理和数学模型型以解释. 文档来自于网络搜索．双电层地积分电容和微分电容有什么区别和联系？．试述交流电桥法测量微分电容曲线地原理. ．影响双电层结构地主要因素是什么？为什么？答：静电作用和热运动.静电作用使符号相反地剩余电荷相互靠近，贴于电极表面排列，热运动使荷电粒子外散，在这两种作用下界面层由紧密层和分散层组成.文档来自于网络搜索．什么叫ψ 电位？能否说ψ 电位地大小只取决于总浓度而与电解质本性无关？ψ 电位地符号是否总是与双电层总电位地符号一致？为什么？文档来自于网络搜索答：距离电极表面处地电位叫ψ电位.不能，因为不同地紧密层地大小不同，而紧密层地厚度显然与电解质本性有关，所以不能说ψ 电位地大小只取决于总浓度而与电解质本性无关.当发生超载吸附时ψ 电位地符号与双电层总电位地符号不一致.文档来自于网络搜索．试述双电层方程式地推导思路.推导地结果说明了什么问题？．如何通过微分电容曲线和电毛细曲线地分析来判断不同电位下地双电层结构？答：．比较用微分电容法和电毛细曲线法求解表面剩余电荷地优缺点. 文档来自于网络搜索．什么是特性吸附？哪些类型地物质具有特性吸附地能力？答：溶液中地各种粒子还可能因非静电作用力而发生吸附称为特性吸附.大部分无机阴离子，部分无机阳离子以及表面活性有机分子可发生特性吸附.文档来自于网络搜索．用什么方法可以判断有无特性吸附及估计吸附量地大小？为什么？．试根据微分电容曲线和电毛细曲线地变化，说明有机分子地特性吸附有哪些特点？

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【最新整理，下载后即可编辑】电化学原理第一章绪论两类导体：第一类导体：凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体，即载流子为自由电子（或空穴）的导体，叫做电子导体，也称第一类导体。第二类导体：凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体，也称第二类导体。三个电化学体系：原电池：由外电源提供电能，使电流通过电极，在电极上发生电极反应的装置。电解池：将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。阳极：发生氧化反应的电极原电池（-）电解池（+）阴极：发生还原反应的电极原电池（+）电解池（-）电解质分类：定义：溶于溶剂或熔化时形成离子，从而具有导电能力的物质。分类： 1.弱电解质与强电解质—根据电离程度 2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态 3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型水化数：水化膜中包含的水分子数。水化膜：离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质，受这种相互作用的水分子层称为水化膜。可分为原水化膜与二级水化膜。活度与活度系数：活度：即“有效浓度”。活度系数：活度与浓度的比值，反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。 i i i x αγ=

规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状态，即规定纯物质的活度等于1。离子强度I ：离子强度定律：在稀溶液范围内，电解质活度与离子强度之间的关系为：注：上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。电导：量度导体导电能力大小的物理量，其值为电阻的倒数。符号为G ，单位为S ( 1S =1／Ω)。影响溶液电导的主要因素：（1）离子数量；（2）离子运动速度。当量电导（率）：在两个相距为单位长度的平行板电极之间，放置含有1 克当量电解质的溶液时，溶液所具有的电导称为当量电导，单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。与 K 的关系：与的关系：当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。离子独立移动定律：当溶液无限稀释时，可以完全忽略离子间的相互作用，此时离子的运动是独立的，这时电解质溶液的当量电导等于电解质全部电离后所产生的离子当量电导之和：同一离子在任何无限稀溶液中极限当量电导值不变! 离子淌度：单位场强（V/cm ）下的离子迁移速度，又称离子绝对运动速度。离子迁移数：某种离子迁移的电量在溶液中各种离子迁移的总电量中所占的百分数。 ∑= 2 2 1i i z m I I A ?-=±γlog L A G κ=KV =λN c N c k 1000=λ- ++=000λλλE V U + +=E V U - -=

电化学原理

可逆体系的循环伏安研究 1 实验目的 1)掌握循环伏安法研究电极过程的基本原理 2)学习使用CHI660电化学综合分析仪 3)测定K3Fe(CN)6体系在不同扫描速率时的循环伏安图 2 实验原理 1)循环伏安法概述：循环伏安法（Cyclic V oltammetry）的基本原理是：根据研究体系的性质，选择电位扫描范围和扫描速率，从选定的起始电位开始扫描后，研究电极的电位按指定的方向和速率随时间线性变化，完成所确定的电位扫描范围到达终止电位后，会自动以同样的扫描速率返回到起始电位。在电位进行扫描的同时，同步测量研究电极的电流响应，所获得的电流－电位曲线称为循环伏安曲线或循环伏安扫描图。通过对循环伏安扫描图进行定性和定量分析，可以确定电极上进行的电极过程的热力学可逆程度、得失电子数、是否伴随耦合化学反应及电极过程动力学参数，从而拟定或推断电极上所进行的电化学过程的机理。循环伏安法是进行电化学和电分析化学研究的最基本和最常用的方法，1922年由Jaroslav Heyrovsky创立的以滴汞电极作为工作电极的极谱分析法（Polarography），可以认为是伏安研究方法的早期形式，其对电化学研究领域的杰出贡献，Heyrovsky在1959年获得诺贝尔化学奖。随着固体电极，修饰电极的广泛使用和电子技术的发展，循环伏安法的测试范围和测试技术、数据采集和处理等方面显著改善和提高,从而使电化学和电分析化学方法更普遍地应用于化学化工、生命科学、材料科学及环境和能源等领域。 2)循环伏安扫描图：循环伏安法研究体系是由工作电极、参比电极、辅助电极构成的三电极系统，工作电极和参比电极组成电位测量，工作电极和辅助电极组成的回路测量电流。工作电极可选用固态或液态电极，如：铂、金、玻璃石墨电极或悬汞、汞膜电极。常用的参比电极有：饱和甘汞电极（SCE）、银－氯化银电极，因此，循环伏安曲线中的电位值都是相对于参比电极而言。辅助电极可选用固态的惰性电极，如：铂丝或铂片电极、玻碳电极等。电解池中的电解液包括：氧化还原体系（常用的浓度范围：mmol／L）、支持电解质（浓度范围：mol／L）。循环伏安测定方法是：将CHI660电化学综合分析仪与研究体系连接，选定电位扫描范围E1～E2和扫描速率υ，从起始电位E1开始扫描，电位按选定的扫描速率呈线性变化从E1到达E2，然后连续反方向再扫描从E2回到E1，如图C17.1所示，电位随时间的变化呈现的是等腰三角波信号。在扫描电位范围内，若在某一电位值时出现电流峰，说明在此电位时发生了电极反应。若在正向扫描时电极反应的产物是足够稳定的，且能在电极表面发生电极反应，那么在返回扫描时将出现于正向电流峰相对应的逆向电流峰。典型的循环伏安曲线如图C17.2所示，i pc 和i pa分别表示阴极峰值电流和阳极峰值电流，对应的阴极峰值电位与阳极峰值电位分别为E pc和E pa。（p表示峰值，a表示阳极，c表示阴极。）

电化学原理思考题答案

第三章 1.自发形成的双电层和强制形成的双电层在性质和结构上有无不同？为什么？ 2．理想极化电极和不极化电极有什么区别？它们在电化学中有什么重要用途？答：当电极反应速率为0，电流全部用于改变双电层的电极体系的电极称为理想极化电极，可用于界面结构和性质的研究。理想不极化电极是指当电极反应速率和电子反应速率相等时，极化作用和去极化作用平衡，无极化现象，通向界面的电流全部用于电化学反应，可用作参比电极。 3．什么是电毛细现象？为什么电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状？答：电毛细现象是指界面张力随电极电位变化的现象。溶液界面存在双电层，剩余电荷无论带正电还是负电，同性电荷间相互排斥，使界面扩大，而界面张力力图使界面缩小，两者作用效果相反，因此带电界面的张力比不带电时小，且电荷密度越大，界面张力越小，因此电毛细曲线是具有极大值的抛物线形状。 4．标准氢电极的表面剩余电荷是否为零？用什么办法能确定其表面带电状况？答：不一定，标准氢电极电位为0指的是氢标电位，是人为规定的，电极表面剩余电荷密度为0时的电位指的是零电荷电位,其数值并不一定为0;因为形成相间电位差的原因除了离子双电层外,还有吸附双电层\ 偶极子双电层\金属表面电位。可通过零电荷电位判断电极表面带电状况，测定氢标电极的零电荷电位，若小于0则电极带正电，反之带负电。 5．你能根据电毛细曲线的基本规律分析气泡在电极上的附着力与电极电位有什么关系吗？为什么有这种关系？（提示：液体对电极表面的润湿性越高，气体在电极表面的附着力就越小。） 6．为什么在微分电容曲线中，当电极电位绝对值较大时，会出现“平台”？ 7．双电层的电容为什么会随电极电位变化？试根据双电层结构的物理模型和数学模型型以解释。

关于超级电容器电极材料性能测试常用的三种电化学手段

循环伏安cyclic voltammetry (CV) 由CV曲线，可以直观的知道大致一下三个方面的信息 ? Voltage window（水系电解液的电位窗口大致在1V左右，有机电解液的电位窗口会在2.5V 左右）关于很多虫虫问，电位窗口应该从具体的哪个电位到哪个电位，这个应该和你的参比电极和测试体系有关。工作站所测试的电位都应该是相对于参比电极的，所以不要纠结于为什么别人的是0-1V，而你测试的是-0.5-0.5V，这个与参比电极的本身电位（相对于氢标的电位）以及测试的体系本身有很大关系。 ?Speci fic capacitance （比电容，这个是超级电容器重要的参数之一，可以利用三种测试手段来计算，我一般都是利用恒电流充放电曲线来计算） ?Cycle life （超级电容器电极材料好坏的另一个比较重要的参数，因为一个很棒的电极材料应该是要做到既要有比较高的比电容又要有比较好的循环稳定性）测试的时候比较重要的测试参数：扫描速度和电位扫描范围。电位的扫描范围，一般会在一个比较宽的范围扫描一次然后选择电容性能还比较好的区间再进行线性扫描，扫描速度会影响比电容，相同的电极材料相同测试体系扫速越大计算出的比电容会越小。恒电流充放电galvanostatic charge–discharge (GCD) 由GCD测试曲线，一般可以得到以下几方面的信息： ?the change of specific capacitance（比电容的变化可以从有限多次的恒电流充放电中体现，直观的就是每次充放电曲线的放电时间的变化） ?degree of reversibility(由充放电曲线的对称也可以中看出电极材料充放电的可逆性) ?Cycle life（循环寿命，换句话也就是随着充放电次数的增多，电极材料比电容的保持率）恒电流充放电测试过程中比较重要的测试参数有电流密度，还有充放电反转的电位值。电流密度可以设置为电流/电极面积，也可以设置为电流/活性物质质量。我在测试的过程中一般依据活性物质的质量设置为XXmA/mg。充放电反转的电位值可以依据循环伏安的电位窗口，可以设置为该区间或者小于该区间。交流阻抗electrochemical impedance spectroscopy (EIS) 由交流阻抗曲线可以看出体系随着频率改变的变化趋势，得出测试体系某个状态下的包括溶液电阻、扩散阻抗的情况，可以通过测试交流阻抗对测试的未知体系进行电化学元件模拟。关于交流阻抗，谈谈频率和体系元件的响应关系，总的来说，交流阻抗之所以能得到诸多信息，关键在于不同器件本身对于频率的相应不同。Nyquist图中最先响应的总是纯电阻，然后是电容和电化学反应，最后是扩散过程。纯电阻，在电场建立的同时即可响应。交流阻抗的测试过程中会出现两个图：Nyquist图和Bode图，Nyquist图反应的是随着频率的变化虚轴的阻抗值和实轴的阻抗值的变化，Bode图反应的是阻抗的模值随着频率的变化以及相位角随频率的变化。交流阻抗测试过程中比较重要的设置参数有：交流幅值以及频率范围。交流幅值对于超级电容器一般会选择5mV，频率一般会选择100kHz-10mHz，当然也会有不同体系不同对待，很多文献中会选择测试到0.1Hz就停止了，这样来说根本没有测试低频区体系真正的性能测试就已经停止了。真正反映测试体系的电容性能，漏电性的低频区的直线很重要。当然如果测