本人说明，这种方法对极化曲线的分析方法的准确性是建立在你对tafel区准确的选择上的，能用电化学工作站的软件分析，尽量用其分析。本办法时可以采用这种方法。对错本人概不负责。
1，极化曲线，首先在全部的曲线上选取合适的tafel区。
2，
3，知道要选取的tafel区后（假设红框里面），然后你要知道的是你选取的tafel区中点的序数，也就是说要知道红框中的点的起始数和终止数。
4，找出起始数和终止数，在origin中，点击图示中的图标找点的序数，
5，
如图找到这个点的序数为第78个点，然后依次找到tafel区的点，在这段曲线中阴极tafel区选的点位78—193号点。阳极tafel 区点位为206—289号点，
5，说明：在这个区域中红框中的点如果选入对后面的拟合
误差影响较大，因此没有选入。
6，阳极tafel区拟合
首先做出阳极tafel区曲线，即点206—289号点的曲线，如图：
然后对曲线进行平滑：
Origin操作步骤为：Analysis—smoothing—FFT Filter,点击后出现对话框如图：
点击确认，如果曲线平滑前后差别较大，可以将enter number of points中的数值改小即可。平滑后的曲线如下图：
Analysis—Fit linear，点击后即会出现这段曲线的线性拟合直线，如图：
图形为下图：
然后阴极tafel区的线性拟合过程是一致的。即点78—193的拟合后图形如图：
、
7，这样我们分别得到三张图：完整的tafel曲线，阳极tafel选区的拟合，阴极tafel选区的
拟合曲线。现在要做的就是讲这三张图合并在一起。Origin操作和简单如下：
9，如图得到的三张曲线，进行合并，origin操作：
10，找到图层合并按钮，点击后保存旧图后，弹出对话框：
11，接下来弹出来的对话框点击确认就可以了。然后
得到的就是合并后的图，如图：
12，大功告成。嘿嘿。
13，自带的分析软件分析为：
14，感觉比手动分析的要精准一点。（这两条为不一样的曲线）
极化曲线 原理 1.在研究可逆电池的电动势和电池反应时电极上几乎没有电流通过，每个电极或电池反应都是在无限接近于平衡下进行的，因此电极反应是可逆的。当有电流通过电池时，则电极的平衡状态被破坏，此时电极反应处于不可逆状态，随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。在有电流通过电极时，由于电极反应的不可逆而使电极电位偏离平衡值的现象称作电极的极化。根据实验测出的数据来描述电流密度与电极电位之间关系的曲线称作极化曲线如图1所示。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时，在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示: M→M n++ne - 此过程只有在电极电位大于其热力学电位时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。这是正常的阳极溶出，但当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度的降低，这种现象称为金属的钝化现象。 曲线表明，电位从a 点开始上升(即电位向正方向移动)，电流密度也随之增加，电位超过b 点以后，电流密度迅速减至很小，这是因为在金属表面上生成了一层电阻高、耐腐蚀的钝化膜。到达c 点以后，电位再继续上升，电流仍保图1金属极化曲线 ab 活性溶解区；b.临界钝化点；bc.过渡钝化区;cd.稳定钝化区;de.超(过)钝化区
持在一个基本不变的很小的数值上，电位升到d点时，电流又随电位的上升而增大。 2.影响金属钝化过程的几个因素 金属钝化现象已进行了大量的研究工作。影响金属钝化过程及钝化性质的因素，可归纳为以下几点: (1)溶液的组成。在中性溶液中，金属一般比较容易钝化，而在酸性或某些碱性的溶液中，则不易钝化；溶液中卤素离子（特别是Cl－）的存在，能明显地阻止金属的钝化；溶液中存在某些具有氧化性的阴离子(如CrO2-4)则可以促进金属的钝化。 (2)金属的化学组成和结构。各种纯金属的钝化能力不尽相同，例如铁、镍、铬三种金属的钝化能力为铬>镍>铁。因此，添加铬、镍可以提高钢铁的钝化能力及钝化的稳定性。 (3)外界因素(如温度、搅拌等)。一般来说，温度升高以及搅拌加剧，可以推迟或防止钝化过程的发生，这与离子扩散有关。 实验方法： 测量极化曲线有两种方法：控制电流法与控制电势法（也称恒电流法与恒电势法）。控制电势法是通过改变研究电极的电极电势，然后测量一系列对应于某一电势下的电流值。由于电极表面状态在未建立稳定状态前，电流会随时间改变，故一般测出的曲线为“暂态”极化曲线。 恒电位法:将研究电极上的电位维持在某一数值上，然后测量对应于该电位下的电流。由于电极表面状态在未建立稳定状态之前，电流会随时间而改变，故一般测出来的曲线为“暂态”极化曲线。在实际测量中，常采用的控制电位测量方法有下列两种。 (1)静态法:将电极电位较长时间地维持在某一恒定值，同时测量电流随时间的变化，直到电流值基本上达到某一稳定值。如此每隔20~50mV逐点地测量各个电极电位下的稳定电流值，即可获得完整的极化曲线。 (2)动态法:控制电极电位以较慢的速度连续地改变(扫描)，并测量对应电位下的瞬时电流值，并以瞬时电流与对应的电极电位作图，获得整个的极化曲线。
《燃料电池电堆测试与分析》实验报告 一.实验目的： １.掌握PEMFC电堆测试台的基本结构和操作方法； ２.通过实测，掌握电堆极化曲线的测试方法，学会绘制极化曲线、功率曲线等图谱； ３.能将燃料电池电堆的实测性能应用于燃料电池系统的构建上；锻炼运用理论分析、解决实际问题的能力和方法。 二.实验原理： 将所需测量的PEMFC电堆与NBT燃料电池测试系统连接，通过控制平台调节燃料电池的氢气和空气流量，设置负载的电流值（也就是燃料电池电堆的电流值），观察记录电压值和功率值得变化，利用所记录的数据画出燃料电池的i-V和i-P曲线。 三.实验仪器设备和器材 四.测试平台开机顺序测试 １.打开气源，检查氢气、空气（外部供应时）的压力是否正常、去离子水的液位是否正常；室内氢气泄露报警系统是否正常；氢气、空气与水的排放口是否连接妥当，氢气管路的出口必须接于室外。注意测试时的人员与设备的安全。 ２.给测试平台上电，380V AC。 ３.开启电脑，与设备联机。 ４.手动设置适当的氢、空、冷却水温度（注意不应超过80℃）、各流体最低流量、电堆片数、活性面积等参数。 ５.设定数据保存路径和文件名，开始记录数据。
６.测试极化曲线。根据电堆所需要氢空流量，手动设置电流，测试极化曲线。 ７.实验结束。 五.提前制作电堆运行所需氢气和空气的流量表，如下表所示。 已知条件：电堆片数：19片，单电池活性面积250cm2; 阴/阳极化学计量比：3.5/1.5; 常压 六.绘制电堆的极化曲线和功率密度曲线，需要标明必要的测试条件。
七.绘制上述极化曲线上最大功率时的单片电池电压柱状图，并计算电压的 标准偏差。 学生（签名）： 实验日期：2015.5.25
实验九极化曲线的测定 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法. 2. 了解极化曲线的意义和应用. 3. 掌握恒电位仪的使用方法. 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素,必须对电极过程进行研究,其中极化曲线的测定是重要方法之一.我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时,电极上几乎没有电流通过,每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的,因此电极反应是可逆的.但当有电流明显地通过电池时,电极的平衡状态被破坏,电极电势偏离平衡值,电极反应处于不可逆状态,而且随着电极上电流密度的增加,电极反应的不可逆程度也随之增大.由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化,描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线,如图2-19-1所示. 图2-19-1 极化曲线 A-B:活性溶解区;B:临界钝化点B-C:过渡钝化区;C-D:稳定钝化区D-E:超(过)钝化区 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程,如下式所示: M→Mn++ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生.阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大,这是正常的阳极溶出,但当阳极电势正到某一数值时,其溶解速度达到最大值,此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低,这种现象称为金属的钝化现象.图2-19-1 中曲线表明,从A点开始,随着电位向正方向移动,电流密度也随之增加,电势超过B点后,电流密度随电势增加迅速减至最小,这是因为在金属表面生产了一层电阻高,耐腐蚀的钝化膜.B点对应的电势称为临界钝化电势,对应的电流称为临界钝化电流.电势到达C点以后,随着电势的继续增加,电流却保持在一个基本不变的很小的数值上,该电流称为维钝电流,直到电势升到D点,电流才有随着电势的上升而增大,表示阳极又发生了氧化过程,可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气,DE段称为过钝化区. 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法 恒电位法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上,然后测量对应于各电位下的电流.极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态.稳态体系指被研究体系的极化电流,电极电势,电极表面状态等基本上不随时间而改变.在实际测量中,常用的控制电位测量方法有以下两种: 静态法:将电极电势恒定在某一数值,测定相应的稳定电流值,如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值,以获得完整的极化曲线.对某些体系,达到稳态可能需要很长时间,为节省时间,提高测量重现性,往往人们自行规定每次电势恒定的时间. 动态法:控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描),并测量对应电位下的瞬时电流值,以瞬时电流与对应的电极电势作图,获得整个的极化曲线.一般来说,电极表面建立稳态的速度愈慢,则电位扫描速度也应愈慢.因此对不同的电极体系,扫描速度也不相同.为测得稳态极化曲线,人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线,当测至极化曲线不再明显变化时,可确定此扫描速度下测得的极化曲线即为稳态极化曲线.同样,为节省时间,对于那些只是为了比较不同因素对电极过程影响的极化曲线,则选取适当的扫描速度绘
碳钢在碳酸铵溶液中的极化曲线 【目的要求】 1. 掌握准稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由于电流通过电极而导致电极电势偏离平衡值的现象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1 所示。 图2-19-1 极化曲线 A-B：活性溶解区；B：临界钝化点；B-C：过渡钝化区； C-D：稳定钝化区；D-E：超(过)钝化区 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M→M n+＋n e 此过程只有在电极电势正于其热力学平衡电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C 点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D点，电流才又随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生，也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。 2. 极化曲线的测定 (1) 恒电位法 恒电位法就是将研究电极的电极电势依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电位下的电流。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电极表面状态等基本上不随时间而改变。在实际测量中，常用的控制电位测量方法有以下两种： 阶跃法将电极电势恒定在某一数值，测定相应的稳定电流值，如此逐点地测量一系列各个电极电势下的稳定电流值，以获得完整的极化曲线。对某些体系，达到稳态可能需要很长时间，为节省时间，提高测量重现性，往往人们自行规定每次电势恒定的时间。 慢扫描法控制电极电势以较慢的速度连续地改变(扫描)，并测量对应电势下的瞬时电流值，以瞬时电流与对应的电极电势作图，获得整个的极化曲线。一般来说，电极表面建立稳态的速度愈慢，则电位扫描速度也应愈慢。因此对不同的电极体系，扫描速度也不相同。为测得稳态极化曲线，人们通常依次减小扫描速度测定若干条极化曲线，当测至极化曲线不
北京理工大学能源与化学工程实验预习报告 姓名班级学号 实验日期2016年 4 月 27 日指导教师____________________ 同组姓名成绩_______________ 实验名称阴极极化曲线的测量 一、实验目的 1.掌握测量极化曲线的基本原理和测量方法 2.测定铁电极在碱性溶液中的阴极极化曲线 3.学会根据极化曲线分析溶液中添加剂作用的方法 二、实验内容和原理 在电化学研究中，很多电化学反应表现在电极的计划上，因此测量电极的极化曲线是很重要的研究方法。在电流通过电极与电解液界面时，电极电位将偏离平衡电极电位，当电位向负向偏离时，称之为阴极极化，向正向偏离时，称之为阳极极化。在电镀工艺中，用测定阴极极化的方法研究电镀液各组分及工艺条件对阴极极化的影响，而阳极极化可用来研究阳极行为或腐蚀现象。 所谓极化曲线就是电位与电流密度之间的关系曲线。测量极化曲线的方法分为恒电流法和恒电位法，而每种方法又可分为稳流法和暂态法。本实验是测量在碱性镀锌溶液中，香草醛光亮对阴极极化的影响。 三、主要仪器设备 1.实验仪器 CHI电化学工作站1台，电解池1个。 2.试剂及材料 ZnO，NaOH，香草醛，低碳钢电极(表面积为1cm2)，铂片电极1块，硫酸亚汞电极1个。
四、操作方法与步骤 本实验采用CHI电化学工作站中的线性电位扫描法分别测量以下两种电解液中的阴极极化曲线： （1）ZnO 12g/L+NaOH 120g/L （2）ZnO 12g/L+NaOH 120g/L+香草醛 0.2g/L 扫描速度：2mV/s；电位扫描范围：-1.18～ -2.18V。 1.接好线路。 2.测量阴极极化曲线 （1）研究电极为低碳钢电极，表面积为1cm2(注意测试面积一定要准确，不测部分要用绝缘漆涂好)。将待测的电极用金相砂纸打磨，除去氧化膜，用丙酮洗涤涂油。再用脱脂棉蘸酒精擦洗，用蒸馏水冲洗干净，再用滤纸吸干，放进电解池中。 （2）电解池中的辅助电极为铂电极，参比电极为硫酸亚汞电极。 （3）启动CHI电化学工作站，运行测试软件。在Setup菜单中点击“Technique”选项。在弹出菜单中选择“Linear Sweep Voltammetry”测试方法，然后点击OK按钮。 （4）在S额突破菜单中点击“Parameters”选项。在弹出菜单中输入测试条件：Init E为-1.18V，Final E为-2.18V，Scan Race为0.002V/S，Sample Interval为0.001V，Quiet Time为2s，Sensitivity为6- 1 ，选择 10 Auto-sensitivity。然后点击OK按钮。 （5）在Control菜单中点击“Run Experiment”选项，进行极化曲线的测量。 （6）改变溶液组成，测试电极在第二种溶液中的阴极极化曲线，测试条件同上。 3.实验完毕，关闭仪器，将研究电极清洗干净待用。 五、实验结果与分析
极化曲线的测定 一、实验目的 掌握恒电位测定极化曲线的方法，测定碳钢（圆型钢筋）在碱性溶液中的恒电位阳极极化曲线及其极化电位。 二、实验原理 实际的电化学过程并不是在热力学可逆条件下进行的。在电流通过电极时，电极电位会偏离其平衡值，这种现象称为极化。在外电流的作用下，阴极电位会偏离其平衡位置向负的方向移动，称为阴极极化；而阳极电位会偏离其平衡位置向正的方向移动，称为阳极极化。在电化学研究中，常常测定极化曲线，即电极电位与电流密度的关系。铁在硫酸溶液中典型的阳极极化曲线如图23.1所示，该曲线分为四个区域： 电 流 密 度 i 阳极电位φ + 图23.1 阳极极化曲线 1．从点a 到点b 的电位范围称金属活化区。此区域内的ab 线段是金属的正常阳极溶解，以铁电极为例，此时铁以二价形式进入溶液，即Fe → Fe 2+ + 2e-。a 点即为金属的自然腐蚀电位。 2．从b 点到c 点称为钝化过渡区。bc 线是由活化态到钝化态的转变过程，b 点所对应的电位称为致钝电位，其对应的电流密度ib 称为致钝电流密度，此时Fe 2+离子与溶液中的-24 SO 离子形成4FeSO 沉淀层， 阻碍了阳极反应进行，导致电流密度开始下降。由于+H 不容易到达4FeSO 沉淀层的内部，因此铁表面的pH 逐步增大。 3．从c 点到d 点的电位范围称为钝化区。由于金属表面状态发生变化，阳极溶解过程的过
电位升高，金属的溶解速率急剧下降。在此区域内的电流密度很小，基本上不随电位的变化而改变。此时的电流密度称为维持钝化电流密度i m 。对铁电极而言，此时32O Fe 在铁表面生成，形成致密的氧化膜，极大地阻碍了铁的溶解，出现钝化现象。 4.de 段的电位范围称为过钝化区。在此区阳极电流密度又重新随电位增大而增大，金属的溶解速度又开始增大，这种在一定电位下使钝化了的金属又重新溶解的现象叫做过钝化。电流密度增大的原因可能是产生了高价离子（如，铁以高价转入溶液），或者达到了氧的析出电位，析出氧气。 测定极化曲线实际上是测定有电流流过电极时电极电位与电流的关系，极化曲线的测定可以用恒电流和恒电位两种方法。恒电流法是控制通过电极的电流（或电流密度），测定各电流密度时的电极电位，从而得到极化曲线。恒电位法是将研究电极的电位恒定地维持在所需的数值，然后测定相应的电流密度，从而得到极化曲线。由于在同一电流密度下可能对应多个不同的电极电位，因此用恒电流法不能完整的描述出电流密度与电位间的全部复杂关系。 本实验采用控制电极电位的恒电位法测定碳钢在碱性溶液中的阳极极化曲线。碳钢常用作建筑钢筋，是大量使用的建筑材料。混凝土凝结过程中会析出氢氧化钙等碱性物质，并在钢筋表面形成保护膜，阻止钢筋的腐蚀。同时，渗入混凝土内部的雨水等外来物质会带入2CO 、 Cl 等，改变钢筋表面的pH 值和腐蚀电位。本实验模拟钢筋在混凝土中所处的碱性环境，通过恒电位法测定其极化曲线，了解影响钢筋腐蚀的各种因素。 三、仪器与试剂 HDY-I 型恒电位仪（南京桑力电子设备厂），三电极池及支架，碳钢电极，铂电极，饱和甘汞电极，34HCO NH 饱和溶液，浓3NH 水，1%（体积比）硫酸溶液，丙酮，金相砂纸。烧杯（100ml ）2只，量筒（50或100ml ）1只。 恒电位仪前面板如图23.2所示，以功能作用划分为14个区： 图23.2 前面板示意图
极化曲线的测定 物理化学实验教案 【目的要求】 1. 掌握稳态恒电位法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2. 了解极化曲线的意义和应用。 3. 掌握恒电位仪的使用方法。 【实验原理】 1. 极化现象与极化曲线 为了探索电极过程机理及影响电极过程的各种因 素，必须对电极过程进行研究，其中极化曲线的测 定是重要方法之一。我们知道在研究可逆电池的电 动势和电池反应时，电极上几乎没有电流通过，每 个电极反应都是在接近于平衡状态下进行的，因此 电极反应是可逆的。但当有电流明显地通过电池时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，图2-19-1 极化曲线电极反应处于不可逆状态，而且随着电极上电流密A-B：活性溶解区；B：临界钝化点B-C：度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大。由过渡钝化区；C-D：稳定钝化区D-E：于电流通过电极
而导致电极电势偏离平衡值的现超(过)钝化区象称为电极的极化，描述电流密度与电极电势之间 关系的曲线称作极化曲线，如图2-19-1所示。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所 示： M?M n+＋ne 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐 渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此 后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图2-19-1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化 膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后， 1 物理化学实验教案随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流， 直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能 是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE段称为过钝化区。
1.极化曲线：表示电极电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线。如电极分别是阳极或阴极，所得曲线分别称之为阳极极化曲线(anodic polarization curve)或阴极极化曲线(cathodic polarization curve)。 2.极化曲线分为四个区，活性溶解区、过渡钝化区、稳定钝化区、过钝化区。极化曲线可用实验方法测得。分析研究极化曲线，是解释金属腐蚀的基本规律、揭示金属腐蚀机理和探讨控制腐蚀途径的基本方法之一。 极化曲线以电极电位为横坐标，以电极上通过的电流为纵坐标，获得的曲线称为极化曲线。它表征腐蚀原电池反应的推动力电位与反应速度电流之间的函数关系。直接从实验测得的是实验极化曲线。而构成腐蚀过程的局部阳极或者局部阴极上单独电极反应之电位与电流关系称为真实极化曲线，即理想极化曲线。 3.此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。图1中曲线表明，从A点开始，随着电位向正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝化膜。B点对应的电势称为临界钝化电势，对应的电流称为临界钝化电流。电势到达C点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到电势升到D点，电流才有随着电势的上升而增大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氢气，DE段称为过钝化区。
阳极极化曲线的测定与分析 了解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝解自腐蚀电位、致钝电位和维钝电位、过钝化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概化电位以及致钝电流密度和维钝电流密度等概念；念； 2. 2. 掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法；法； 3. 3. 通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护通过阳极极化曲线的测定，判定实施阳极保护的可能性，初步选取阳极保护的技术参数；的可能性，初步选取阳极保护的技术参数； 4. 4. 掌握掌握IM6ex IM6ex电化学工作站的使用方法。 电化学工作站的使用方法。 将一种金属将一种金属((电极电极))浸在电解液中，在金属与溶液之间就会浸在电解液中，在金属与溶液之间就会形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。 形成电位，这种电位称为该金属在该溶液中的电极电位。 当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这当有外加电流通过此电极时，其电极电位会发生变化，这种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将种现象称为电极的极化。如果电极为阳极，则电极电位将向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向向正方向偏移，称为阳极极化；对于阴极，电极电位将向负方向偏移，称为阴极极化。 负方向偏移，称为阴极极化。电极电位随电流密度变化的电极电位随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线关系曲线称为极化曲线。为了判定金属在电解质溶液中采。为了判定金属在电解质溶液中采取阳极保护的可能性，选择阳极保护的取阳极保护的可能性，选择阳极保护的33个主要技术参个主要技术参数数——致钝电流密度致钝电流密度、、维钝电流密度维钝电流密度和和钝化区的电位范围钝化区的电位范围，，需要测定阳极极化曲线。 需要测定阳极极化曲线。 阳极极化曲线可以用阳极极化曲线可以用恒电位法恒电位法和和恒电流法恒电流法测定。 测定。图图11是一是一条较典型的阳极极化曲线。曲线条较典型的阳极极化曲线。曲线ABCDE ABCDE是恒电位法（即维是恒电位法（即维持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。 持电位恒定，测定相对应的电流值）测得的阳极极化曲线。 当电位从当电位从AA逐渐正向移动到逐渐正向移动到BB点时，电流也随之增加到点时，电流也随之增加到BB点，点，当电位过当电位过BB点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属点以后，电流反面急剧减小，这是因为在金属表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始表面上生成了一层高电阻耐腐蚀的钝化膜，钝化开始发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到发生。人为控制电位的增高，电流逐渐衰减到CC。。 在在CC点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入点之后，电位若继续增高，由于金属完全进入图 1 可钝化金属的阳极极化曲线钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值钝态，电流维持在一个基本不变的很小的值————维钝电流维钝电流ii pp 。当电位增高到。当电位增高到DD点以后，金属进入了点以后，金属进入了过钝化状态，电流又重新增大。从过钝化状态，电流又重新增大。从AA点到点到BB点的范点的范围叫活化区，从围叫活化区，
实验2：金属Zn阳极极化曲线的测量 一、实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法； 2.测定Zn电极在1M KOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线； 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程。 二、实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内,以一定的速度均匀连续的变化,同时记录下各电位下反应的电流密度,从而得到电位-电流密度曲线,即稳态电流密度与电位之间的函数关系:i= f(ψ)。 特别适用于测量电极表面状态有特殊变化的极化曲线。如下:如阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化:金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化,金属 的钝化现象:阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时,其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正,反而大幅度的降低,这种现象称为金属的钝化现象。线性电位扫描法不但可以测定阴极极化曲线,也可以测定阳极极化曲线,特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线,如测定具有阳极钝 化行为的阳极极化曲线,用线性电位扫描法测得的阳极极化曲线,如下图所示
?AB段-----称为活性溶解区;此时金属进行正常的阳极溶解,阳极电流随电位改变服Tafel 公式的半对数关系。 ?BC段-----称为钝化过渡区;此时是由于金属开始发生钝化,随着电极电位的正移,金属的溶解速度反而减小了。 ?CD段-----称为钝化稳定区;在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位二改变; ?DE段-----称为过度钝化区;此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大,为氧的析出或者高价金属离子的生成。 从阳极极化曲线上可以得到下列参数:c点对应的电位---临界钝化电位;c点对应的电流—临界钝化电流密度;而这些参数恒电流法是测不出来的。 影响金属钝化的因素很多,包括溶液的组成、金属的组成和结构以及外界条件。 三、仪器与试剂 CHI电化学工作站、锌电极、Hg/HgO电极、甘汞电极、铂电极、三口电解槽、 1M KOH溶液250ml、1M ZnCl2溶液250ml 金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，其电化学行为受到广泛的研究。本实验应用线性电位扫描法测量金属Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2 中阳极极化曲线。
铁的极化曲线 实验结果的记录与处理： 1、Fe在0.1mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线 联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2， 故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A， 钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2） 钝化电位范围：1.318?1.602V 2、Fe在1.0mol/L的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线
联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2， 故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A， 钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2） 钝化电位范围：1.318?1.602V 3、Fe在1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线
联立两直线方程得：log Icorr= ?4.25A , Icorr=5.58×10?5A ；Ecorr= ?0.56V。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm2， 故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=5.58×10?5 /（Π×0.0012）=17.8（A/ m2）由图知，钝化电流Ip=1.14×10?2A， 钝化电流密度=1.14×10?2/（Π×0.0012）=3.63×103（A/ m2） 钝化电位范围：1.318?1.602V 4、Fe在含1%的乌洛托品的1.0mol/L的HCl溶液中铁的极化钝化曲线
课程 实 验 者 名 称 页数（ ） 专业 年级、班 同组者姓名 级别 姓 名 实验 日 期 年 月 日 一、目的和要求 1、 掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。通过测定Fe 在NaCl 溶液中的极化曲线，求算Fe 的自腐蚀电位，自腐蚀电流 2、论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用 二、基本原理 当金属浸于腐蚀介质时，如果金属的平衡电极电位低于介质中去极化剂（如H +或氧分子）的平衡电极电位，则金属和介质构成一个腐蚀体系，称为共轭体系。此时，金属发生阳极溶解，去极化剂发生还原。在本实验中，镁合金和钢分别与0.5mol/L 的NaCl 溶液构成腐蚀体系。 镁合金与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为： 阳极： Mg= Mg 2++2e 阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - 钢与NaCl 溶液构成腐蚀体系的电化学反应式为： 阳极： Fe= Fe 2++2e 阴极： 2H 2O+2e=H 2+2OH - 腐蚀体系进行电化学反应时的阳极反应的电流密度以 i a 表示， 阴极反应的速度以 i k 表示， 当体系达到稳定时，即金属处于自腐蚀状态时，i a =i k =i corr （i corr 为腐蚀电流），体系不会有净的电流积累，体系处于一稳定电位c ?。根据法拉第定律，即在电解过程中，阴极上还原物质析出的量与所通过的电流强度和通电时间成正比，故可阴阳极反应的电流密度代表阴阳极反应的腐蚀速度。金属自腐蚀状态的腐蚀电流密度即代表了金属的腐蚀速度。因此求得金属腐蚀电流即代表了金属的腐蚀速度。金属处于自腐蚀状态时，外测电流为零。 极化电位与极化电流或极化电流密度之间的关系曲线称为极化曲线。测量腐蚀体系的阴阳极极化曲线可以揭示腐蚀的控制因素及缓蚀剂的作用机理。在腐蚀点位附近积弱极化区的举行集会测量可以可以快速求得腐蚀速度。在活化极化控制下，金属腐蚀速度的一般方程式为： 其中 I 为外测电流密度，i a 为金属阳极溶解的速度，i k 为去极化剂还原的速度，βa 、βk 分别 为金属阳极溶解的自然对数塔菲尔斜率和去极化剂还原的自然对数塔菲尔斜率。 令?E 称为腐蚀金属电极的极化值，?E ＝0时，I ＝0；?E>0时，是阳极极化，I>0,体系通过阳极电流。?E<0时，I<0， 体系通过的是阴极电流，此时是对腐蚀金属电极进行阴极极化。因此外测电流密度也称为极化电流密度 测定腐蚀速度的塔菲尔直线外推法：当对电极进行阳极极化，在强极化区，阴极分支电流i k =0, )]ex p()[ex p(k c a c corr k a i i i I β??β??---=-=c E ??-=?)]ex p()[ex p(k a corr E E i I ββ?--?=)ex p(a corr a E i i I β?==
一、实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法； 溶液中的阳极极化曲线； 2.测定Zn电极在1M KOH溶液和1M ZnCl 2 3. 通过实验理解金属电极钝化与活化过程。 二、实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内，以一定的速度均匀连续的变化，同时记录下各电位下反应的电流密度，从而得到电位-电流密度曲线，即稳态电流密度与电位之间的函数关系：i= f(ψ)。 特别适用于测量电极表面状态有特殊变化的极化曲线。如下：如阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化：金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化，如下式所示：M = Mn+ + ne 【金属的钝化现象：阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大。这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度的降低，这种现象称为金属的钝化现象。】线性电位扫描法不但可以测定阴极极化曲线，也可以测定阳极极化曲线，特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线，用线性电位扫描法测得的阳极极化曲线，如下图所示 ?AB段-----称为活性溶解区；此时金属进行正常的阳极溶解，阳极电流随电位改变服从Tafel公式的半对数关系。 ?BC段-----称为钝化过渡区；此时是由于金属开始发生钝化，随着电极电位的正移，金
属的溶解速度反而减小了。 ?CD段-----称为钝化稳定区；在该区域中金属的溶解速度基本上不随电位二改变； ?DE段-----称为过度钝化区；此时金属溶解速度重新随电位的正移而增大，为氧的析出 或者高价金属离子的生成。 从阳极极化曲线上可以得到下列参数：c点对应的电位---临界钝化电位；c点对应的电 流—临界钝化电流密度；而这些参数恒电流法是测不出来的。 影响金属钝化的因素很多，包括溶液的组成、金属的组成和结构以及外界条件。 金属Zn是中性锌锰电池、碱性锌锰电池和锌-空气电池等的负极材料，其电化学行为受 到广泛的研究。本实验应用线性电位扫描法测量金属Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2 中阳极 极化曲线。实验中控制电极电位以较慢的速度连续地改变（扫描），并测量对应电位下的瞬 时电流值，并以瞬时电流与对应的电极电位作图，获得整个的极化曲线，故称为动电位法。 三、实验器材 CHI电化学工作站、锌电极、Hg/HgO电极、甘汞电极、铂电极、三口电解槽、1M KOH 溶液250ml、1M ZnCl2溶液250ml。 左：仪器施加的电压信号； 右：测量到的电流-电压关系曲线(极化曲线）
实验八 极化曲线的测定 一、实验目的 1、掌握稳态恒电势法测定金属极化曲线的基本原理和测试方法。 2、了解极化曲线的意义和应用。 3、掌握恒电势仪的使用方法。 二、实验原理 1、极化现象与极化曲线 当电极处于平衡状态，电极上无电流通过时，这时的电极电势称为平衡电势。当有电流明显地通过电极时，电极的平衡状态被破坏，电极电势偏离平衡值，而且随着电极上电流密度的增加，电极反应的不可逆程度也随之增大，电极电势将越来越偏离平衡电势。这种由于有电流存在而造成电极电势偏离平衡电极电势的现象称为电极的极化。 在某一电流密度下，实际发生电解的电极电势与平衡电极电势之间的差值称为超电势。阳极上由于超电势使电极电势变大，阴极上由于超电势使电极电势变小。超电势的大小与流经电极的电流密度有关，电极电势(或超电势)与电流密度的关系曲线称为极化曲线，极化曲线的形状和变化规律反映了电化学过程的动力学特征。除电流密度外，影响超电势的因素还有很多，如电极材料，电极的表面状态，温度，电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。 金属的阳极过程是指金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程，如下式所示： M →M n+＋n e 此过程只有在电极电势正于其热力学电势时才能发生。阳极的溶解速度（用电流密度表示）随电势变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出，但当阳极电势正到某一数值时，其溶解速度达到最大值，此后阳极溶解速度随电势变 正反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现 象。 图3-8-1为钢在硫酸溶液中的阳极极化曲 线。图中曲线表明，从A 点开始，随着电势向 正方向移动，电流密度也随之增加，电势超过B 点后，电流密度随电势增加迅速减至最小，这是 因为在金属表面生产了一层电阻高，耐腐蚀的钝 化膜。B 点对应的电势称为临界钝化电势，对应 的电流称为临界钝化电流。电势到达C 点以后，随着电势的继续增加，电流却保持在一个基本不变的很小的数值上，该电流称为维钝电流，直到 电势升到D 点，电流才有随着电势的上升而增 大，表示阳极又发生了氧化过程，可能是高价金属离子产生也可能是水分子放电析出氧气，DE 段称为过钝化区。 2、极化曲线的测定 (1) 恒电势法 恒电势法就是将研究电极依次恒定在不同的数值上，然后测量对应于各电势下的电流。极化曲线的测量应尽可能接近体系稳态。稳态体系指被研究体系的极化电流、电极电势、电 图3-8-1 极化曲线 A -B ：活性溶解区；B ：临界钝化点B -C ：过渡钝化区；C -D ：稳定钝化区；D -E ：超(过)钝化区
极化曲线测定数据处理方法 鼠标击Excel图标、“打开”，从“查找范围”里将c盘的electro中的date打开，击“文件类型（T）”中“所有文件”，即可出现实验数据文件图标。 打开数据文件，出现“文本导入向导-3步骤之1”，击“分隔符号（D）”、“下一步”、“空格（S）”、“下一步”、“完成”，出现数据表。 将三列数据都上下对齐，然后删除第三列。第一列即A列，数据是负的电势－E/V（需变换数据的正负号）；第二列即B列，数据是电流I /mA。 击Ｃ1格，在编辑栏里写入“＝－Ａ１”，回车。再击Ｃ1格，用鼠标点住Ｃ1格围框下角的黑点（鼠标指针变为实心十字）向下拖拽至最后一格，得到Ｃ列数据即电势E/V。 击Ｄ1格，在编辑栏里写入“＝Ｂ１／××”（“××”是电极面积数值），回车。再击Ｄ1格，点住Ｄ1格围框下角的黑点拖拽至最后一格，得到Ｄ列数据即电流密度i/（mA·cm-2）。 击四列的列号，然后击“减少小数位数”图标，将数据保留小数点后三位。 击Ｃ、Ｄ两列的列号，击图表向导图标，出现图表向导-４步骤之1”，击“ＸＹ散点图”、“光滑曲线”、“下一步”、“下一步”，出现“图表向导-４步骤之３”，填写图表标题、ＸＹ轴的物理量名称、单位。击“下一步”、“完成”，出现绘图。 （为了图的清晰，可用鼠标右键击图中的网格线、左键击“清除”，去掉网格线；击图中的“系列１”，去掉“系列１”；击绘图区围框，去掉围框；双击绘图区，击区域的“无”，去掉底色等。） 若极化曲线过长，应适当删去一段。对于钝化曲线，用鼠标指在转折点处取得数据，然后将数据表中的该数据做上标记（如做围框）。 击数据表第一行行号，击“插入”、“行”，在插入行里填写各列的物理量名称和单位。（可将A列数据隐去） 最后保存文件，将文件名中的“DA T”去掉，以Excel工作簿格式保存至软盘或U盘。
铁的极化曲线 1、 Fe 在0.1mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 -0.12 -0.10-0.08-0.06-0.04 -0.020.000.02B A -7 -6-5-4-3 -2-10C A 两直线方程为：y = -5.5249x - 7.0471y = 2.5749x - 1.6552 联立两直线方程得：log Icorr= ?3.369 , Icorr=4.276x10-4 A ,Ecorr= ?0.6657V 。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2 ， 故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=4.276×10-4 /（Π×0.0012）=136.1（A/ m 2 ） 由图知，钝化电流Ip=3.98×10-2 A ， 钝化电流密度=3.98×10-2/（Π×0.0012）=1.26×104（A/ m 2 ） 钝化电位范围：1.318?1.602V
2、Fe 在1.0mol/L 的硫酸溶液中铁的极化钝化曲线 -1.0-0.50.00.5 1.0 1.5 2.0 0.02 0.00-0.02-0.04 -0.06 -0.08 B A -6 -5-4-3 -2 -1 C A 两直线方程为: y = 1.8789x - 1.622y = -3.3109x - 4.973 联立两直线方程得：log Icorr= ?2.835 , Icorr=1.462x10-3A,Ecorr= ?0.6657V 。 因为实验所用电极直径为2mm,面积为Πmm 2， 故自腐蚀电流密度=自腐蚀电流/电极面积=1.462×10-3 /（Π×0.0012）=465.3（A/ m 2） 由图知，钝化电流Ip=4.46×10-2A ， 钝化电流密度=4.46×10-2/（Π×0.0012）=1.42×104（A/ m 2） 钝化电位范围：0.583?1.324V
实验2-Zn电极极化曲线测定
华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业新能源材料与器件年级、班级2014 课程名称电化学基础实验实验项目Zn电极阳极极实验类型验证实验时间2016年4月11日 实验指导老师吕老师实验评分 、
一．实验目的 1.掌握阳极极化曲线测试的基本原理和方法 2.测定Zn电极在1M NaOH溶液和1M ZnCl2溶液中的阳极极化曲线 3.通过实验理解金属电极钝化与活化过程 二．实验原理 线性电位扫描法是指控制电极电位在一定的电位范围内，以一定的速度均匀连续变化，同时记录下各电位下反应的电流密度，从而得到电位电流密度曲线，即稳态极化曲线，在这种情况下，电位是自变量，电流密度是因变量，极化曲线表示稳态电流密度与电位之间的函数关系：i＝f（ψ） 线性电位扫描发可测定阳极极化曲线，特别适用于测定电极表面状态有特殊变化的极化曲线，如测定具有阳极钝化行为的阳极极化曲线。 阳极极化：金属作为阳极时在一定的外电势下发生的阳极溶解过程叫做阳极极化：M=Mn++ne- 金属的钝化现象：阳极的溶解速度随电位变正而逐渐增大，这是正常的阳极溶出。但当阳极电位正到某一数值时，其溶解速度达到一最大值。此后阳极溶解速度随着电位变正，反而大幅度降低，这种现象称为金属的钝化现象。 三．仪器与试剂 1.实验仪器：CHI电化学工作站一台Zn电极Hg/HgO电极甘汞电极铂电极三口电解槽 2.实验试剂：1M KOH溶液250ml 1M ZnCl2溶液250ml 四．实验步骤 1.电极预处理：将锌电极沾一点去离子水后用砂纸轻轻打磨，除去氧化膜，将电极表面磨平，用去离子水冲洗干净用滤纸吸干之后轻放进电解池中。电解池中的辅助电极为铂电极，参比电极为甘汞电极（酸性或中性电解液），Hg／HgO电极（碱性电解液），往电解池中加入KOH（ZnCl2）溶液。 2.极化曲线的测定： 1）启动电化学工作站，运行软件，首先测试开路电压。再选择Setup菜单中电极“Technique”选项，在弹出菜单中选择“Linear Sweep Voltammentry”技术，分别根据电解液的不同输入测试条件。测量Zn电极在1M KOH和1M ZnCl2溶液中常温和45度的阳极极化曲线（扫描速率为5mv/s，从开路到截止电压分别为－1.2V到－0.5V和－1.6V到－1V，勾选“A uto Scan if Scan rate <=0.01V/s”） 2）将电解池放入45度水浴锅中，重复（1） 3.在ZnCl2溶液中选择甘汞电极作为参比电极，在KOH溶液中选择 Hg/HgO电极作为参比电极。 4.实验完毕，关闭仪器，将实验电极清洗干净后放回原处待用。