电极的极化现象
极化作用
当外加电压增大到一定值时，
电流才明显增大，表明此时明显产
生电解作用，D点对应的外加压即
为分解电压。
测定分解电压的电流-电压 曲线
E(分解)
为什么必须使外加电压至少等于E(分解)时，才能明显产生
电解作用呢？原因是当电解池中明显产生电解作用时，两极上有
一定强度的电流通过（不可逆过程），使两电极产生极化。极化
)
当电流通过电极时，Zn2+ 以一定的速度被还原，沉积到阴 极上，降低了阴极附近的溶液中的Zn2+ 浓度，而Zn2+ 的扩散速 度有限，本体溶液中的Zn2+ 来不及补充，使阴极附近的Zn2+ 浓 度低于它在本体溶液中的浓度。此时阴极附近的Zn2+ 活度为a´, 则 a´ < a。
按电极的能斯特方程，此时该阴极的电极电位
E(阴)
EO (阴,平)
RT zF
ln
1 a(Zn 2 )
a a E(阴) E(阴,平)
这种极化称为浓差极化，其结果是使 E(阴)
浓差极化：当一定强度的电流通过电极时，因离子扩散的迟 缓性而导致电极附近溶液中的离子浓度不同于本体溶液（即产生 浓差），从而使电极电位偏离平衡电位的现象。
=
0.414 V
E(H/H2 ) E(Zn 2/Zn) 似乎H＋应优先被还原
15
但H2 在Zn极上的 = 0.7V
E(H2,极化) = E(H2, 平衡 ) hH2 = - 0.414 0.7 = 1.114 V Zn＋优先被还原
16
电动势 E可
E理论 E可 = E (阴，平) – E (阳，平)
但是实际使用原电池或电解池时, 放电过程或者电解池中的
电极的极化
电极上有（净）电流流过时，电极电势偏离其平衡值，此现象称作极化。根据电流的方向又可分为阳极化和阴极化。
极化是指腐蚀电池作用一经开始，其电子流动的速度大于电极反应的速度。在阳极，电子流走了，离子化反应赶不上补充；在阴极，电子流入快，取走子的阴极反应赶不上，这样阳极电位向正移，阴极电位向负移，从而缩小电位差，减缓了腐蚀。
阳极上析出电位（正值）要比理论析出电位更正；阴极上的析出电位要比理论析出电位更负，我们把实际电位偏离理论值的现象称为极化，把实际析出电位与理论析出电位间的差值称为超电位或过电位。
电极的去极化
凡是能减弱或消除极化过程的作用称为去极化作用。在溶液增加去极剂的浓度、升温、搅拌以及其它降低活化超电压的措施都将促进阴极去极化作用的增强；阳极去极化作用是指减少或消除阳极极化的作用，例如搅拌、升温等均会加快金属阳离子进入溶液的速度，从而减弱阳极极化。溶液中加入络合剂或沉淀剂，它们会与金属离子形成难溶解的络合物或沉淀物，不仅可以使金属表面附近溶液中金属离子浓度降低，并能一定程度地减弱阳极电化学极化。如果溶液中加入某些活性阴离子，就有可能使已经钝化了的金属重新处于活化状态。
显然，从控制腐蚀的角度，总是希望如何增强极化作用用以降低腐蚀速度。但是对于电解过程，腐蚀加工，为了减少能耗却常常力图强化去极化作用。用作牺牲阳极保护的材料也是要求极化性能越小越好。
在通常情况下，可以使用一些缓蚀剂、添加到水溶液中促使极化的产生。这类添加的物质，能促使阳极极化的叫阳极性缓蚀剂。能促使阴极极化的叫阴极性缓蚀剂。
电流通过电极时，电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。
极化导致电池在接入电路以后正负极间电压的降低，也导致电镀和电解槽在开始工作以后所需电压的升高。这二者都是不利的，所以我们要尽量减小极化现象。(从控制腐蚀的角度,应该设法增强极化)
电极极化现象及应用
电极极化现象及应用电极极化是指在电化学反应中，由于电极在电解质溶液中的作用而导致电极表面发生的化学和物理改变。
电极极化现象是电化学研究的一个重要问题，其机理十分复杂，涉及电极材料的物理化学性质、电极表面结构和电解质溶液中的扩散、吸附等过程。
电极极化分为两种类型：浓差极化和欧姆极化。
浓差极化是由于电极表面与电解质溶液中离子的浓度不均匀而引起的，导致了浓差层的形成。
在浓差层中，离子的浓度梯度会使得离子向电极表面扩散，从而引起极化。
欧姆极化是由于电极电导性能不良导致的电流通过电极时产生的电位降。
浓差极化和欧姆极化会同时发生。
电极极化现象在许多领域中都有重要的应用。
以下是一些电极极化的应用：1. 锂离子电池：锂离子电池是一种常见的二次电池，其正极和负极都会发生电极极化。
在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间往返扩散，导致极化现象。
研究电极极化可以改善锂离子电池的性能，延长其寿命和提高能量密度。
2. 燃料电池：燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的设备。
在燃料电池中，正极和负极也都会发生电极极化。
研究电极极化可以提高燃料电池的效率和稳定性，减少极化损失，提高电池输出功率。
3. 金属腐蚀：金属的腐蚀是一种常见的电化学过程，也涉及到电极极化现象。
金属在电解质溶液中的腐蚀过程可以看作是金属电极与电解液中溶质之间的电化学反应。
通过研究电极极化可以理解金属腐蚀的机理，开发防腐蚀材料和方法。
4. 电催化剂：电催化剂是一种能够加速电化学反应速度的物质。
电催化剂通过调控电极表面的反应活性，降低电化学反应的能量障碍。
研究电极极化有助于发现新的电催化剂，提高电化学反应的效率和选择性。
5. 电化学传感器：电化学传感器是一种利用电化学反应来检测化学物质浓度的装置。
电极极化可以影响电化学传感器的灵敏度和稳定性。
通过研究电极极化，可以改进电化学传感器的性能，提高其检测准确性和响应速度。
总之，电极极化现象在电化学领域中具有重要的研究价值和应用前景。
极化电极和去极化电极
极化电极和去极化电极一、极化电极的概念及原理极化电极是指在电化学反应中，为了促进反应的进行和提高反应速率而加入的电极。
它可以使电化学反应在较低的电压下进行，并且可以增加电流密度，从而提高反应速率。
在电化学反应中，当正负离子在电解质溶液中移动时，会产生一个由正离子和负离子组成的双层电荷。
这个双层电荷会对外界施加一个抵抗作用，称为极化现象。
如果不采取措施来克服这种抵抗作用，那么反应速率将会很慢或者根本无法进行。
为了克服这种抵抗作用，可以采用极化电极。
它能够通过施加外部电场来破坏双层电荷，并且使得正负离子更容易地参与到反应中去。
二、常见的极化电极1. 活性材料：活性材料是一种具有良好导体性能和催化活性的材料。
它可以促进氧化还原反应的进行，并且可以提高反应速率。
2. 氧化物：氧化物是一种具有良好导电性和催化活性的材料。
它可以促进氧化还原反应的进行，并且可以提高反应速率。
3. 非金属材料：非金属材料是一种具有良好导电性和催化活性的材料。
它可以促进氧化还原反应的进行，并且可以提高反应速率。
三、去极化电极的概念及原理去极化电极是指在电解质溶液中，为了减少电荷堆积而加入的电极。
它可以使得正负离子更容易地参与到反应中去，并且可以降低反应过程中产生的热量和能量损失。
在电解质溶液中，当正负离子在移动时，会产生一个由正离子和负离子组成的双层电荷。
这个双层电荷会对外界施加一个抵抗作用，称为极化现象。
如果不采取措施来克服这种抵抗作用，那么反应速率将会很慢或者根本无法进行。
为了克服这种抵抗作用，可以采用去极化电极。
它能够通过施加外部电场来破坏双层电荷，并且使得正负离子更容易地参与到反应中去。
四、常见的去极化电极1. 活性材料：活性材料是一种具有良好导体性能和催化活性的材料。
它可以促进氧化还原反应的进行，并且可以提高反应速率。
2. 氧化物：氧化物是一种具有良好导电性和催化活性的材料。
它可以促进氧化还原反应的进行，并且可以提高反应速率。
电极极化介绍-20110529
电极极化介绍中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室2011-05-29一、极化现象电流通过电极时，电极电位偏离平衡值的现象，称为电极的极化。
极化现象的出现，以及电池存在一定的欧姆内阻，是电池工作电压大于或小于可逆电动势的原因。
实际工作电压可表示为E(工作)＝E(可逆)±ΔE(不可逆) ±IR式中，E(可逆)是指相应的原电池的电动势，即理论电压；IR由于电池内溶液、电极材料、隔膜、导线和接触等电阻所引起的电势降；ΔE（不可逆）则是由于电极极化所致。
当电极上无电流通过时，电极处于平衡状态，此时的电势为φ0（平衡电势），随着电极上电流密度（I/S）的增加，电极的不可逆程度愈来愈大，其电势值与φ0的偏差也越大。
常把某一电流密度下的φ与φ0之间的差值称为超电势，以此来明确地表示出电极极化的状况，二、极化的分类和产生的原因按照极化产生的不同原因，通常可简单地把极化分为两类：电化学极化（活化极化）和浓差极化。
将与之相应的超电势称为电化学超电势（或活化超电势）和浓差超电势。
一般说来，可将产生超电势的原因归纳为以下三点：1. 浓差超电势：在电化学过程中，由于电极表面附近的离子在电极上发生反应而消耗，结果使表面浓度与溶液体相浓度的不同所造成的反电动势叫做浓差超电势。
2. 电化学超电势（或活化超电势）：由于参加电极反应的某些粒子缺少足够的能量来完成电子的转移，因此需要提高电极电势，这部分提高的电势叫做活化超电势。
它与电极反应中某一个最缓慢步骤的反应活化能有关，故此得名。
3. 电阻超电势：当电流通过电极时，在电极表面或电极与溶液的界面上往往形成一薄层的高电阻氧化膜或其它物质膜，从而产生表面电阻电位降，这个电位降称为电阻超电势。
这种情况不具有普遍意义，以下不做探讨。
三、影响极化大小的因素浓差超电势的大小是电极浓差极化程度的量度，其值取决于电极表面离子浓度与本体溶液中离子浓度差值之大小。
因此，凡能影响这一浓差大小的因素，都能影响浓差电势的数值。
电化学极化产生的主要原因
电化学极化产生的主要原因
电化学极化是电化学过程中出现的一种现象，其主要原因与电极表面的化学反应和电子传递有关。
在电化学过程中，电极表面的物质会发生氧化还原反应，导致电极表面产生极化现象。
电化学极化主要由以下几个方面造成：
1. 极化电流：当电极表面的化学反应速率超过了电子传递速率时，就会产生极化电流，导致电极表面的电位出现变化，即出现电化学极化现象。
2. 活化极化：在某些情况下，电极表面的化学反应需要一定的活化能才能发生，因此，当电极电位变化时，可能需要一定的时间才能达到化学反应所需要的电位，这就会导致电极表面出现活化极化现象。
3. 浓度极化：当电极表面的物质浓度不均匀时，会导致电极表面的化学反应速率不均匀，从而产生浓度极化现象。
4. 经过极化：当电极表面有其他物质存在时，它们可能会与电极表面物质发生化学反应，从而导致电极表面的电位发生变化，产生经过极化现象。
5. 电极材料：电极材料的选择也会影响电化学极化的产生。
例如，某些材料容易发生氧化还原反应，从而导致极化现象的发生。
综上所述，电化学极化是电化学过程中出现的一种现象，其主要原因与电极表面的化学反应和电子传递有关。
在实际应用中，我们需要对极化现象进行控制和研究，以提高电化学反应的效率和可靠性。
第四讲 电极与极化的概念
第四讲电极与极化的概念1. 引言电镀既是一门实用性很强的应用技术，又是一门涉及电化学高深理论的学科。
对电化学一无所知，就无法理解电镀生产中发生的许多现象、故障原因，也就无法应用好相应的工艺技术设备，无法将返工量降至最低，无法不断提高电镀质量。
因而搞电镀并不难（例如过去一些外行私人老板搞几个盆盆罐罐、一台破旧整流器也在镀锌），但要搞好电镀、要一步一步上档次很难。
要使中国由电镀大国转变为电镀强国，需要一大批既具理论基础又有丰富实践经验的技术工人与工艺管理人才。
例如，我们总希望镀层细致光亮、整平性好，整个镀层又要厚度均匀，薄且有良好性能，加工成本低。
那么，哪些因素影响最终效果？如何将这些因素控制在最佳状态？不少都涉及电化学知识。
而电化学理论又很高深，未受过高等专业教育的人很难搞得比较透彻。
对于一般生产一线的电镀工作者，的确“冰冻三尺非一日之寒”，需要长期刻苦学习；对初学者，则只能“千里之行始于足下”，先对一些基本概念、必备知识有所定性了解，为进一步深造打下基础，也能依此解决部分实际问题。
本讲不涉及电化学方面的许多公式、复杂方程式，也不能深入致电极过程动力学方面。
但力图较全面介绍相关概念，并就此结合部分实际问题加以分析。
2. 电极与电极电位的产生2.1. 电极以较简单情况为例：将金属锌置于pH值为中性的含氯化锌的水溶液和将金属铜置于含硫酸铜的水溶液中，并不通电时在两相界面上，会有什么现象发生呢？化学知识告诉我们，物质由分子组成，分子由原子组成，原子又由原子核和在不同轨道上不停绕着原子核旋转运动的电子组成。
原子核主要由带一个正电荷的质子和不带电荷的中子组成。
元素周期表中的第一号元素氢，结构最为简单，由一个质子和一个电子组成。
当失去该电子时成为正一价的H＋，H＋实际上就是质子。
纯净的金属为一种“单质”，则直接由金属原子组成。
在金属中，有一些“不守规矩”的电子，它们不受原子核的束缚，而在金属中自由移动，故称为“自由电子”。
电极极化
η 不可逆 可逆
电极极化的结果：
阴极电势降低 阳极电势升高
不可逆 可逆
不可逆 可逆
电极极化的原因：浓差极化和电化学极化
二、电极的极化与超电势
1. 浓差极化 电流通过电极时，若电极反应速率较快，而离子的扩散速率 较慢，则电极表面附近离子的浓度m’和本体溶液的m不同。 如：
3. 影响 的因素：
电极材料 电极表面状态 溶液的pH 温度 电流的大小
Tafel公式
η a bln( j/[ j])
j：电流密度 [j]：电流密度单位 a：与电极材料有关 b：与反应机理有关
二、电极的极化与超电势
（二）超电势的测定
实验： 测定有电流通过电极时的电极电势
方法：
R
KOH
CuSO4 NiSO4 AgNO3 ZnSO4
1.69
H2O2
1.23
1.67
H2O2
1.23
1.69
H2O2
1.23
1.67
H2O2
1.23
1.49
CuO20.51来自2.09NiO21.10
0.70
AgO2
0.04
2.55
ZnO2
1.60
二、电极的极化与超电势
（一）电极的极化与超电势
可逆
Cu2 /Cu
RT F
ln
1 mCu2
/m
不可逆
Cu 2 /Cu
RT F
1
ln
m' Cu 2
/m
不可逆， 阴
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电极的极化现象
一、定义
在可逆电池的情况下，整个电池处于电化学平衡状态，两个电极也分别处于平衡状态，电极电位是由能斯特方程决定的，是平衡的电极电位。
此时，通过
电极的电流为零，即电极反应的速率为零。
若要使一个不为零的电流通过电极，电极电位必须偏离平衡电极电位的值，这个现象就称为电极的极化。
电极极化（ electrode polarization）电子导体与围岩中溶液接触时，会形成电偶层，产生电位跳跃，这个电位跳跃便称为电子导体与溶液接触时的电
极电位。
当有外电场作用时，相对平衡的电极电位数值将发生变化。
通常把在—定电流密度作用下的电极电位与相对平衡的电极电位的差值，称为电极极化。
常见的有电化学极化、浓差极化等。
由电极极化作用引起的电动势叫做超电压。
二、特征：
1.阴极电位比平衡电位更负（阴极极化）
2.阳极电位比平衡电位更正（阳极极化）
三、极化产生的原因：
内在原因：电子运动速度与电极表面反应速度不平衡。
一般情况下为电子运动
速度>电极反应速度。
分析：当有电流通过时，阴极上，刚开始由于电极反应速度迟缓，使得电
子流入速度>电极反应速度，造成负电荷的积累，电极电位偏离，负移；
而阳极上，使得电子流出速度>电极反应速度，造成正电荷的积累，偏离，电位负移。
四、极化的分类
1.浓差极化
浓差极化是指，当水透过膜并截留盐时，在膜表面会形成一个流速非常低的边界层，边界层中的盐浓度比进水本体溶液盐浓度高，这种盐浓度在膜面增加的现象叫做浓差极化。
浓差极化会使实际的产水通量和脱盐率低于理论估算值。
浓差极化效应如下：
膜表面上的渗透压比本体溶液中高，从而降低NDP；
降低水通量（Qw）；
增加透盐量（Qs）；
增加难溶盐的浓度，超过其溶度积并结垢。
浓差极化因子（β）被定义为膜表面盐浓度（Cs）与本体溶液盐浓度（Cb）的比值。
2.电化学极化
在外电场作用下，由于电化学作用相对于电子运动的迟缓性改变了原有的*电偶层而引起的电极电位变化，称为电化学极化。
其特点是；在电流流出端的电极表面积累过量的电子，即电极电位趋负值，电流流入端则相反。
由电化学极化作用引起的电动势叫做活化超电压。