什么是析氢过电位
析氢过电位
析氢过电位是什么意思？就是说，实际的电极反应在进行的时候，会发生阴极电位比理论值低，阳极电位比理论值高的情况，这就叫做过电位．如果阴极析出的是氢气，就叫析氢过电位，析氧过电位也一样．过电位是由于电极的极化而产生的，就是说实际的电极反应已经偏离了理想的电极反应．析氢过电位（一定程度上）可以用塔菲尔常数衡量，塔菲尔常数越大，过电位越大．常见金属塔菲尔常数较大的有Pb1.56,Hg1.41,Zn1.24,Sn1.20等．详细的东西我分两部分讲。
A.电化学有一个很有名的方程叫Nernst（能斯特）方程，大意是电极的电位与电极周围的离子浓度有关，氧化形式的离子浓度越高，或还原形式的离子浓度越低，则电极的电位就越高，反之亦然。
B.实际的电极在工作过程中，会发生偏离理想电极模型的情况，这就叫极化。
电极的极化有两种：1.浓差极化。
由于实际电极反应要消耗附近的溶液的溶质（这是理想电极不考虑的），造成浓度下降，而溶液的浓度扩散不及时，导致电极周围溶液浓度下降。
对析氢电极（阴极），是氧化态浓度下降；对析氧电极（阳极），是还原态浓度下降。
于是由Nernst方程，析氢电位会下降，而析氧电位会上升。
2.活化极化。
由于电极反应并不是如理想中的那样迅速，所以当电位达到理论电位，电极反应的速率却仍然很慢。
要使速率达到可观的水平，必须升高电位，这就叫活化过电位，而这种效果在气体的析出上非常明显。
塔菲尔（Tafel）认为活化过电位η与电流密度i有η=a+blgi的关系，其中a,b叫塔菲尔系数。
不同金属的b值相差不大而a相差明显，因此常以a作为活化过电位大小的判据。
由于过电位的存在，因此在实际的电解操作中，要把这些问题也考虑进去。
比如电解水，理论上O2/H2O的电位是1.23V,但实际上一般需要达到1.36V左右，这就是O2的析出存在活化过电位的结果。
整理-电化学基本概念
电化学基本概念1. 导体（Conductor）：能导电的物质称为导体。
有些导体依靠其中的电子传递电流，称为电子导体或第一类导体（如金属，石墨，PbO2、Fe3O4等金属氧化物）；有些导体靠离子的移动来实现其导电任务，称为离子导体或第二类导体（如电解质溶液，熔融电解质，固体电解质）。
一般来说，离子导体的导电能力比电子导体小得多。
2. 电极反应（Electrode Reaction）：电子导体能够独立地完成导电任务；而要想让离子导体导电，必须有电子导体与之相连接。
但流经两类导体的电荷载体不一样，为了使电流持续不断地通过离子导体，在两类导体界面上必然会有得电子或失电子的反应发生。
这种在两类导体界面界进行的有电子得失的化学反应称为电极反应或电化学反应。
★自发电池 / 电解池3. 阴极（Cathode）：电流通过两类导体界面时，使正电荷从电极进入溶液（发生还原反应）的电极。
4. 阳极（Anode）：电流通过两类导体界面时，使正电荷从溶液进入电极（发生氧化反应）的电极。
5. 法拉第（Faraday）：一摩尔电子的电量。
摩尔常数N A =6.02×1023；每个电子的电量 e 0 = 1.602×10-19库仑（Coulomb）；一库仑为一安培·秒（Ampere-second）；所以：1法拉第 = 6.02×1023×1.602×10-19≈96500库仑1法拉第 = 6.02×1023×1.602×10-19÷3600≈26.8安时（Ampere-hour）6. 法拉第定律（Faraday Law）：在整个电路中各处的电流是相等的，因此电极上通过的电量与电极反应的反应物和反应产物之间有如下的精确关系：若反应为M z + + z e- = M，则生成1摩尔 M 所需的电量为 z 法拉第。
★法拉第定律成立的前提是：电子导体中不包含离子导电的成分，而离子导体中也不包含电子导电的成分。
析氢反应过电位和析氧反应过电位
析氢反应过电位和析氧反应过电位是指在电化学领域中，电极上发生的氢气和氧气的析出反应所需要的电位能量。
这两个过电位是电解水制氢氧的重要参数，也是研究电解水效率的关键指标。
1. 析氢反应过电位析氢反应是指在阳极上发生的水分子电解制氢气的反应。
在常温下，水的电解需要一个较高的电位才能使水分子发生断裂，从而产生氢气和氢氧离子。
这个较高的电位就是析氢反应的过电位。
析氢反应的过电位受多种因素的影响，例如电解液的组成、电极材料、电解条件等。
通过合理的选择电解质和电极材料，可以降低析氢反应的过电位，提高电解效率，减少能量损耗，实现更经济高效的水电解制氢。
2. 析氧反应过电位析氧反应是指在阴极上发生的水分子电解制氧气的反应。
与析氢反应类似，析氧反应也需要一个较高的电位才能使水分子发生断裂，从而产生氧气和氢氧离子。
与析氢反应不同的是，析氧反应的过电位通常比析氢反应大，这意味着在电解水制氧的过程中需要更多的能量。
降低析氧反应的过电位，提高电解效率，也是提升水电解制氢氧效率的关键。
3. 个人观点和理解在电解水制氢氧的过程中，析氢反应过电位和析氧反应过电位是制约电解效率的重要因素。
通过降低这两个过电位，可以提高电解效率，降低能耗和成本，推动水电解技术向更加经济高效的方向发展。
总结回顾电解水制氢氧是一项具有重要意义的技术，而析氢和析氧反应的过电位则是影响电解效率的关键因素。
通过减小这两个过电位，可以提高电解效率，降低能量损耗，推动水电解技术的发展。
对析氢反应过电位和析氧反应过电位的深入研究和理解，将有助于推动水电解技术的发展和应用。
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电解水是指在电化学过程中使用电流将水分解成氢氧的过程。
在这个过程中，析氢反应和析氧反应的过电位是影响电解效率的关键因素。
通常来说，为了提高电解效率，降低能耗和成本，降低析氢和析氧反应的过电位是非常重要的。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀
扩散控制的腐蚀过程中，由于 腐蚀速度只决定于氧的扩散速 度，因而在一定范围内，腐蚀 电流将不受阳极极化曲线的斜 率和起始电位的影响。如图4-9 中A、B、C三种合金的阳极极 化曲线不同，但腐蚀电流都一 样。也就是说，这种情况下腐 蚀速度与金属本身的性质无关。 例如，钢铁在海水中的腐蚀， 普通碳钢和低合金钢的腐蚀速 度没有明显区别。
，氧还原反应中的电子数n =4，代入式(4-12)可得氧的极限扩
散电流约：iL= 4×96500×10-9×0.3/10-4=1.16A／m2。
腐蚀速度约为lmm／a也就是说，这种条件 下，不管腐蚀电池的电动势大小如何，腐 蚀速度被氧的阴极扩散速度限制在lmm／a 以内。
但是，如果搅拌溶液，或者在流动的溶液 中，特别是海水飞溅区的腐蚀，由于氧的 扩散速度大大加快，金属的腐蚀速度可能 由氧的阴极还原反应即氧的离子化反应速 度控制。
若含S的钢中加入Cu或Mn，其作用有二，一 是其本身是阴极，可加速Fe的溶解；另一方面 却可抵消S的有害作用。因为溶解的Cu+又沉 积在Fe表面，与吸附的S2-离子形成Cu2S，在 酸中不溶(溶度积为10-48)。因此可消除S2-对电 化学反应的催化作用。加入Mn也可抵消S的有 害作用，因为一方面可形成低电导的MnS；另 一方面减少了铁中的S含量，而且MnS比FeS 更易溶于酸中。
（2） 加入氢过电位大的成分，如Hg、Zn、Pb等。 （3） 加入缓蚀剂，增大析氢过电位。如酸洗缓蚀剂若丁，
有效成分为二邻甲苯硫脲。
（4） 降低活性阴离子成分，如Cl-、S2-等。
7.2 吸氧腐蚀
7.2.1 吸氧腐蚀的必要条件 以氧的还原反应为阴极过程的腐蚀，称为
氧还原腐蚀或吸氧腐蚀。发生吸氧腐蚀的 必要条件是金属的电位比氧还原反应的电 位低： EM < (4-8) 在中性和碱性溶液中氧还原反应为： O2+2H2O+4e 4OH－
各种金属的氢过电位
各种金属的氢过电位在化学中，氢过电位指的是一种物理量，代表了一种金属在水中或弱酸溶液中，与氢离子结合形成氢气的倾向程度。
当金属的氢过电位比水中的氢离子的还原电位更高时，金属会被电化学反应中的氢离子还原，从而被溶解。
氢过电位对于金属的腐蚀和防护等相关行业十分重要，下面将对几种金属的氢过电位进行粗略介绍。
镍（Ni）镍是一种优良的耐腐蚀材料，其氢过电位较高，可达-0.25V。
因此，镍可在酸碱环境下常年使用，并广泛用于冶金、冶炼、化工、制药等行业。
另外，镍还被广泛用于合金材料和电镀技术中。
铜（Cu）铜是另一种重要的金属材料，其氢过电位约为-0.34V。
铜广泛用于制作电线、电缆、地铁轨道、建筑外墙装饰等行业，而且在机械加工和电子行业中也很有用。
铝（Al）铝是一种轻便而坚固的材料，具有许多良好的性质，如导电、导热、抗腐蚀和可塑性等。
它的氢过电位约为-1.66V，比较低，但这并不影响其在航空、轨道交通、建筑等领域中的广泛应用。
锌（Zn）锌是常用的金属材料之一，其氢过电位为-0.76V，低于铜和镍，但高于铁。
锌在防腐蚀、合金材料、电池、家用电器等领域有着广泛的应用。
铁（Fe）铁是一种广泛使用的金属，其氢过电位为-0.44V。
虽然相对其他金属，它的氢过电位较低，但是在建筑物、轨道交通和汽车制造等领域中仍然有着重要的作用。
不过，铁的腐蚀性比较强，因此要对其进行保护，尤其是在潮湿环境下。
以上是几种常见金属的氢过电位介绍，有需要的读者可以在实际应用中了解更多详细信息。
在金属选择和腐蚀防护等方面，了解金属的氢过电位是非常有用的，可以帮助避免不必要的损失和其他问题。
pt的析氢过电位
pt的析氢过电位Pt的析氢过电位引言：析氢过电位是指在电化学过程中，金属表面发生氢气析出的能力所需的电势差。
Pt是一种常用的催化剂材料，具有较低的析氢过电位，因此被广泛应用于氢能源领域。
本文将从Pt的析氢过电位的定义、影响因素以及应用等方面进行阐述。
一、析氢过电位的定义析氢过电位是金属表面发生氢气析出的能力所需的电势差。
在电化学反应中，当金属表面达到一定的电位时，水分子中的氢离子被还原生成氢气。
析氢过电位可以用来评估催化剂的催化活性和稳定性。
二、影响析氢过电位的因素1. 催化剂的材料：不同的金属材料具有不同的析氢过电位。
Pt是一种常用的催化剂材料，具有较低的析氢过电位，因此在氢能源领域得到了广泛应用。
2. 催化剂的表面形貌：催化剂的表面形貌对析氢过电位有着重要的影响。
高度分散的Pt催化剂具有较大的表面积，能够提供更多的催化活性位点，从而降低析氢过电位。
3. 催化剂的晶面结构：催化剂的晶面结构也对析氢过电位有一定的影响。
某些晶面结构具有较高的析氢过电位，而其他晶面结构则具有较低的析氢过电位。
4. 催化剂的电子结构：催化剂的电子结构决定了其对氢气析出反应的催化活性。
Pt具有较好的电子传导性和电子亲和力，能够有效地促进氢气析出反应。
三、Pt的析氢过电位的应用1. 燃料电池：燃料电池是一种将氢气和氧气直接转化为电能的装置。
Pt被广泛应用于燃料电池的阴极催化层，用于促进氢气的析出反应。
2. 氢气产生：水电解是一种常用的制备氢气的方法。
Pt催化剂可以作为电解池的阳极材料，降低析氢过电位，提高水电解的效率。
3. 氢能储存：氢气是一种理想的能源储存介质，可以通过吸附在催化剂表面的方式进行储存。
Pt催化剂具有较低的析氢过电位，可以有效地催化氢气的吸附和解吸过程。
结论：Pt具有较低的析氢过电位，是一种常用的催化剂材料，广泛应用于氢能源领域。
析氢过电位的大小受多种因素影响，包括催化剂的材料、表面形貌、晶面结构和电子结构等。
材料腐蚀与防护-金属的电化学腐蚀原理(2)
此时，两电极的稳定电位差0.05+0.83=0.88V，
铜-锌腐蚀原电池示意图
电池刚接通时，毫安表指示的起始瞬间电流 值
电流变化
瞬间电流很快下降，经过一段时间 后，达到一个比较稳定的电流值， I2=0.15mA ？？？
腐蚀极化图
+E EeC
β
假定任何电流下，阴极阳极的极 化率为常数，称为Evans图（U. R. Evans）。 S所对应的电位Emix，称为混合电 位。由于Emix电位下的金属处于 腐蚀状态，故混合电位就是金属 的自腐蚀电位Ecorr，对应的电流 称为腐蚀电流，用Icorr表示。 I 腐蚀电位是一种不可逆非平 衡电位，需由实验测得，腐蚀 电流表示金属腐蚀的速率，对 于均匀腐蚀和局部腐蚀都适用。
CA
PA E A E A 100% 100% 100% e e PC PA PR EC E A ER EC E A
PR ER ER 100% 100% 100% e e PC PA PR EC E A ER EC E A
S2O62 +2e 2SO42
3．溶液中中性分子的还原反应 吸氧反应 氯的还原反应
如：
O2 +H2O+4e 4OH Cl2 2e 2Cl
4．不溶性化合物的还原反应
如：
Fe(OH)3 +e Fe(OH)2 OH
电路接通
腐蚀电池接通前后电位变化
过电位
电极电位的偏离值称为极化值。 通常引入一新术语--过电位或超电位(取正值)来表征电 极极化的程度。
氢的析出
根据a值的大小，可将电极材料分为如下三类：
高过电位金属：a=1.0~1.5V， 如：Pb， Hg， Ti，Cd， Zn，Ga，Bi，Sn 等
中过电位金属：a=0.5~0.7V， 如：Fe ， Co， Ni， Cu， W， Au 等
低过电位金属：a=0.1~0.3V， 如：Pt，Pd，Ru等铂族金属。
氢析出电极过程
• 一 、氢电极的阴极过程
• 1. 氢离子的还原过程
A) 液相传质
H3O+（溶液本体） B) 电化学还原
H3O+（电极表面附近液层）
H3H2O
（1）MHab + MHab （2）MHab + H3O+ + e D) 新相生成
H2(复合脱附) H2 + H2O (电化学脱附)
溶液温度升高，反应活化能降低，析氢过电位降低。
氢析出电极过程机理有：缓慢放电机理；复合脱附机理； 化学脱附机理。
nH2
nH2(气泡)
二、 析氢过电位及影响因素
析氢过电位是在某一电流密度下，氢实际析出的电位与 氢的平衡电位的差值。析氢，高过电位与电流密度存在 塔菲尔关系。
η=a+ blgJ ——Tafel公式
a: 单位电流密度（如1A/cm2）下的析氢过电位。
a 值大小反映了电极过程的不可逆程度,值越大,越不可逆。 a 值大小与电极材料、表面状态、溶液组成、温度等有关。
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什么是析氢过电位，和析氧过电位，有什么用？
能够给我讲清楚电吗，机理，为什么析氢过电位会略低，析氧过电位会略高，这样与电解有什么关系吗？
实际的电极反应在进行的时候，会发生阴极电位比理论值低，阳极电位比理论值高的情况，这就叫做过电位．如果阴极析出的是氢气，就叫析氢过电位，析氧过电位也一样．过电位是由于电极的极化而产生的，就是说实际的电极反应已经偏离了理想的电极反应．
析氢过电位（一定程度上）可以用塔菲尔常数衡量，塔菲尔常数越大，过电位越大．常见金属塔菲尔常数较大的有Pb1.56,Hg1.41,Zn1.24,Sn1.20等．
详细的东西我分两部分讲。
A.电化学有一个很有名的方程叫Nernst（能斯特）方程，大意是电极的电位与电极周围的离子浓度有关，氧化形式的离子浓度越高，或还原形式的离子浓度越低，则电极的电位就越高，反之亦然。
B.实际的电极在工作过程中，会发生偏离理想电极模型的情况，这就叫极化。
电极的极化有两种：
1.浓差极化。
由于实际电极反应要消耗附近的溶液的溶质（这是理想电极不考虑的），造成浓度下降，而溶液的浓度扩散不及时，导致电极周围溶液浓度下降。
对析氢电极（阴极），是氧化态浓度下降；对析氧电极（阳极），是还原态浓度下降。
于是由Nernst方程，析氢电位会下降，而析氧电位会上升。
2.活化极化。
由于电极反应并不是如理想中的那样迅速，所以当电位达到理论电位，电极反应的速率却仍然很慢。
要使速率达到可观的水平，必须升高电位，这就叫活化过电位，而这种效果在气体的析出上非常明显。
塔菲尔（Tafel）认为活化过电位η与电流密度i有η=a+blgi的关系，其中a,b叫塔菲尔系数。
不同金属的b值相差不大而a相差明显，因此常以a作为活化过电位大小的判据。
由于过电位的存在，因此在实际的电解操作中，要把这些问题也考虑进去。
比如电解水，理论上O2/H2O的电位是1.23V,但实际上一般需要达到1.36V左右，这就是O2的析出存在活化过电位的结果
自腐蚀电位(Ecorr)是一个特定的腐蚀体系在没有外加电流的情况下测得的金属电位。
Ecorr负值越大，腐蚀倾向越大；其正值越大，腐蚀倾向越小。
在电解池中，析氢是还原反应，析氧是氧化反应，当电极电势越负时，电子能量越高，电子越容易从电极迁移至溶液，析氢越容易发生。
同理，电极电势越正，电子能量低，电子从溶液转移至电极，析氧越容易发生。
故析氢电位越负，越容易析氢；析氧电位越正，越容易析氧。