1、.實驗二穩態恒流法陰極極化曲線的測量一、實驗目的1.理解并掌握經典恒電流法測量穩態陰極極化曲線的基本原理和測量技術。2.測定鋅電極在堿性溶液中的陰極極化曲線。3. 熟知陰極極化曲線的應用二、實驗原理恒電流法是控制電流密度使其依次恒定在不同的數值，同時測定相應的穩定電極電位值，然后把測得的一系列電流密度和電極電位繪成曲線，就是恒流穩態極化曲線。在此情況下，電流密度是自變量，極化曲線表示表示電極電位和電流密度之間的函數關系： =f(i )。在恒電流極化中，電流的恒定可用兩種方法來實現：一種是恒電流儀，它通過電子線路的反饋作用自動調整，使電流維持穩定。另一種是經典恒電流法，即利用高壓直流電源串聯一組

2、高電阻來維持電流恒定。本實驗采用高壓高阻法恒流。由于電解池的阻抗遠遠小于外線路中串聯的限流電阻，所以在測量過程中由于電極極化、鈍化等原因引起電解池的阻抗變化或電路中接觸點電阻的變化相對于限流電阻而言是微不足道的，因此，它引起的電流變化可以忽略不計，達到恒定電流的目的。與控制電位法相比，控制電流法所用儀器簡單，容易實現，所以應用較早。但控制電流法只適用于測量單值函數的穩態極化曲線，即一個電流密度值對應于一個電極電位值。一個電流密度對應幾個電極電位值時必須采用控制電位法才能測得一條完整的極化曲線。采用恒電流法測量極化曲線時，在每一個給定的電流密度下，讀取相應的電極電位值。但由于種種原因，在給定電流

3、后，電流不能立即達到穩態，即電極電位還將隨時間發生變化。不同的電極體系，電位趨于穩定所需要的時間也不同。那么，在實際測量時應該怎樣來讀取實驗數據呢？大家知道，所謂穩態是相對于暫態而言的，絕對的穩態是不存在的，暫態與穩態的劃分是以物理量變化是否顯著為標準，這種劃分也是相對的， 因為其還與采用儀器的靈敏度及觀察的時間長短有關。 所以，在實際測量中，往往電位接近穩定時（即 13分鐘內讀數無大變化）就讀取電位值，或者硬性規定時間間隔，給定電流后停一定時間（如3、5或10分鐘）測取電位值。1 / 3.顯然，這種測得的極化曲線并非穩態，而只是接近于穩態，是“準穩態 ”。在穩態情況下， 極化曲線表示電極反應

4、速度（即電流密度） 與電極電位的關系。極化曲線是研究電極過程動力學最基本最重要的方法。利用極化曲線可以測量電極電極反應的動力學參數，如交換電流密度i? ，傳遞系數 或，還可以研究電極反應機理。此外，極化曲線在應用電化學如電解、電鍍、化學電源和金屬腐蝕等方面得到廣泛應用。本實驗測量鋅電極在 1 mol/L KOH 溶液中的極化曲線。電極反應：陰極（ Zn電極）： 2HO + 2e- 2OH+ H ；22陽極（ Zn電極）： 2OH H O +1/2O + 2e-22圖3-1 為鋅電極在堿性溶液中的陰極極化曲線，I、II 、III 區分別對應弱極化區、Tafel極化區和析氫區，電極過程為電化學控制

5、。圖 3-1鋅電極在堿性溶液中陰極極化曲線三、儀器和測量體系儀器：電化學工作站一臺，電解池1套，導線，魯金毛細管。測量體系：研究電極： Zn電極（直徑 3mm，純度 99.95%），輔助電極：鋅電極，參比電極：氧化汞電極，電解液：1 mol/L KOH 溶液。實驗使用的標準氧化汞電極（天津艾達恒晟科技發展有限公司）參數如表3-1所示，所以其電極電位? =0.098 1.12 ×10-4 (t25)/(V) 。表 3-1標準氧化汞電極結構和性能參數電極電極結構25電極電位 ( V )溫度系數 (mV/dec)使用介質氧化汞電極Hg/HgO/KOH ( a=1)0.098 1.12堿性四、實驗步驟2