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,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,试验二十七、电极电位及极化曲线测定（,4,学时）,第1页,第1页,目录,实验目,1,试验原理,2,试验仪器和材料,3,试验环节,4,试验结果与思考题,5,第2页,第2页,实验目,掌握电极电位测定办法,理解金属材料及环境介质对电极电位影响,掌握测量电极极化曲线办法,第3页,第3页,试验原理,1,电极电位定义,浸在某一电解质溶液中并在其界面发生电化学反应导体称为电极。当金属与电解质溶液接触时，在金属,/,溶液界面处将产生电化学双电层，此双电层金属相与溶液相之间电位差称为电极电位。,单个电极上双电层电位差绝对值，即当个金属绝对电位无法测定。但两个绝对电极电位之差（即相对电极电位）是能够准确测量。只要参比电极电极电位（作为比较基准电极电位）是稳定不变，那么就能够测定所研究电极电位相对值。,第4页,第4页,试验原理,2,电极电位测量技术,金属腐蚀研究中电极电位测量普通有两类：,1,）测量腐蚀体系无外加电流作用时自然腐蚀电位及其随时间改变；,2,）测量金属在外加电流作用下极化电位及其随时间改变。,电极电位测量比较简朴，但技巧性强。除了研究电极外，还需要一个参比电极、电位测量仪和电解池。能够采用各种形状和尺寸金属试样，这对电位测量结果几乎没有影响，但试样表面状态（如洁净度、膜状态）则有明显影响。,第5页,第5页,测量电极电位时，必须确保由研究电极和参比电极构成测量回路中无电流流过，或流过电流小到能够忽略程度，不然将由于电极本身极化和溶液内阻上产生欧姆电压降而引起测量误差。因此电位测量仪器应含有很高输入阻抗。稳定可靠参比电极是确保准确测量电极电位另一主要条件，参比电极是一个可逆电极体系，在要求条件下含有稳定重现可逆电极电位。参比电极与研究电极之间溶液欧姆降必定也会给电位测量带来误差，在高电阻率溶液或较大电流通过情况下，这种误差更为明显。,第6页,第6页,消除欧姆降普通能够采取以下方法之一：,使鲁金毛细管尽也许靠近研究电极表面；,调整鲁金毛细管相对研究电极于不同距离处测量电极电位，外推到距离为零，即为消除欧姆降影响电位值；,用高频电导仪预先测定鲁金毛细管与研究电极之间溶液电阻，然后按外加电流计算修正欧姆降影响；,用断电流法消除欧姆降；,用桥式电路测量电极电位；,采取背侧鲁金毛细管；,采取可自动补偿欧姆降电子电路。,第7页,第7页,在外加电流作用下，电极电位发生改变现象称之为电极极化，电极电位与电流（电流密度）关系曲线称之为极化曲线。从极化曲线形状能够看出电极极化程度，从而判断电极反应过程难易。极化曲线测定及分析是揭示金属腐蚀机理和探讨控制腐蚀办法基本办法之一。极化曲线测量技术普通能够分为两类：,控制电流法,(,恒电流法,),，以电流为自变量，测量相应电极电位随电流改变函数关系，包括充电曲线法和断电流法（电极电位,时间曲线）；,控制电位法（恒电位法），,以电位为自变量，测量相应电流随电位改变函数关系。,试验原理,3,极化曲线测量,第8页,第8页,控制电流法和控制电位法各有特点和合用范围。前者简朴易行，主要用于一些不受扩散控制电极过程和整个过程中电极表面情况不发生很大改变电化学反应；后者普通用于研究 一些在电极过程中表面发生很大改变电极反应，如含有活化,钝化转变行为阳极极化曲线。,极化曲线测定需要同时测量研究电极上流过电流和电极电位，因此普通采用三电极体系，即由极化电源、电流与电位检测、电解池与电极系统构成两个回路：极化电路（电流测量回路）和电位测量回路。,第9页,第9页,稳态极化测量最基本极化电源是恒电位仪。,测定动电位极化曲线动态扫描测试系统由恒电位仪、信号发生器、统计仪等构成，现在普通使用恒电位与计算机联机使用，配适当当测试软件进行自动测试。,图,1,极化曲线测试示意图,第10页,第10页,试验仪器和材料,1,、,试验仪器,：,直流数字电压表、恒电位仪、电化学测试系统、烘箱、游标卡尺、极化池、饱和甘汞电极、铂金电极、铜电极、碳钢电极、搅拌器等；,2,、,化学试剂：,NaCl,、,NaOH,等。,第11页,第11页,试验环节,1,试验溶液配制,1),用去离子水配制,3.5%NaCl,溶液,2),用去离子水配制,10%NaOH,溶液,2,电极电位测量,按照附录,1,办法制备铜电极和碳钢电极，用游标卡尺测定电极暴露面积（,1cm,2,左右），待用。,分别采用直流数字电压表和恒电位仪（附录,2,）测定铜、碳钢电极在氯化钠和氢氧化钠溶液中自腐蚀电位。,第12页,第12页,3,极化曲线测定,1),打开电化学测试系统，预热,10,分钟。,2),准备好电解池，以铜电极为研究电极、铂金电极为辅助电极、饱和甘汞电极为参比电极，分别将其与测试系统相应接线柱相连，此时系统恒电位仪上显示即为体系开路电位（自腐蚀电位）。,3),按启动测试系统软件，设置电解池参数，选择动电位扫描测试办法。取文献名，设定起始扫描电位为相对开路电流,-200mV,，终止电位相对开路电位,1.0V,，扫描速度为,0.66mV/s,（扫描周期,1200s,），试验结束条件选中“试验结束”选项。按开始按钮，同时将恒电位仪面板上极化按钮打至极化，测试开始。测试结束后，能够使用,Origin,软件对数据进行处理。,第13页,第13页,4),同样环节分别测试扫描速度,1 mV/s,、,2mV/s,铜电极试样极化曲线。,5),采用碳钢作为研究电极进行同样测试。,6),同样环节，测定采用搅拌后极化曲线。,7),测试结束，依次关闭恒电位仪、推出测试系统。,第14页,第14页,试验结果与思考题,1、统计不同介质/材料自腐蚀电位，分析影响原因有哪些？,2、比较各自极化曲线不同，讨论扫描速度和外加搅拌对极化曲线影响？,第15页,第15页,
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