铁极化曲线物化实验报告
- 格式:xlsx
- 大小:121.99 KB
- 文档页数:57
阳极极化曲线的测定实验报告
实验名称:阳极极化曲线的测定实验报告
实验目的:
1. 了解阳极极化现象的基本概念和原理;
2. 掌握测量阳极极化曲线的方法;
3. 分析影响阳极极化的因素及其机理。
实验仪器:
1. 电化学工作站
2. 参比电极:银/氯化银电极
3. 氧化铁电极
4. 稳定电源
实验原理:
阳极极化是指阳极在电解液中发生氧化反应,并在阳极表面生成一层氧化物(如铁在铁离子存在下变成铁离子)后,加速极化的现象。
阳极极化曲线是通过测定阳极的Tafel曲线得出的,Tafel曲线的斜率与阳极极化速率成比例。
实验步骤:
1. 将氧化铁电极固定在电化学工作站的阳极位,并连接稳定电源;
2. 将银/氯化银电极作为参比电极固定在电化学工作站的参比电极位,并用KCl溶液饱和;
3. 连接液路,使氧化铁电极与电化学工作站连接;
4. 对氧化铁电极进行阳极极化,启动电化学工作站,并在一定电位上
进行一段时间的绝化等待稳定;
5. 循环扫描电位,记录电位与电流的变化,得到Tafel曲线;
6. 对Tafel曲线进行分析,得出阳极极化的速率及其机理。
实验结果:
从实验数据中得出,阳极极化速率与阳极表面氧化物的生成速率成正比,同时还受到电流密度、溶液浓度、温度等因素的影响。
实验结论:
通过实验结果得出,阳极极化是一种加速极化现象,其速率受到多种
因素的影响。
在化学反应工业生产中,应该重视阳极极化现象的影响。
碳钢极化曲线测定实验项目性质:设计性所属课程名称:化工装备腐蚀与防护计划学时:4学时一、实验目的及任务通过本实验的学习,使学生能从金属腐蚀的基本理论出发,学生亲自进行常见的金属腐蚀实验的操作,进一步理解金属腐蚀的基本理论,掌握金属腐蚀的研究方法和手段。
本实验是以测定碳钢腐蚀极化曲线来研究和分析金属电化学腐蚀的腐蚀机理、腐蚀速度。
通过本实验的学习,应达到以下目的:1. 使学生掌握电化学腐蚀测试方法的基本操作技术,使学生了解电化学腐蚀的成因和机理;2. 培养学生具有科学的思维方法、科学的工作态度和协作精神;3. 对于设计性实验,初步学会设计电化学腐蚀实验方案;通过学生的独立设计,使学生对实验的研究方法和设计方案有较深入的理解;从而培养综合设计能力和大胆创新的思想。
二、实验内容及要求本实验项目为设计性实验,由学生自行设计或选择恰当的电化学腐蚀实验方法和装置,自己确定实验步骤,拟定实验方案,通过对碳钢极化曲线进行电化学解析,最后得出实验的结论。
具体要求如下:1. 掌握腐蚀实验室研究的基本实验技能;2. 对于设计性实验,初步学会设计电化学腐蚀实验方案;3. 熟悉常用电化学腐蚀实验设备的使用方法;4. 掌握实验数据的处理及实验报告撰写;5. 实验中存在的问题及解决方法,实验收获体会。
三、实验条件1. 仪器设备条件PAR2273腐蚀电化学测试系统,corrTest电化学系统,电解池为三电极电化学测试体系,辅助电极为25mm×25mm的铂片,参比电极为饱和甘汞电极(SCE)。
2. 物质条件实验中所用铁电极为碳钢。
(处理方法:加工为直径6mm,高为5mm的小圆柱体,真空炉中900℃退火8小时,随炉降至室温,消除铁电极的晶体缺陷。
)电极用环氧+固化剂(顺丁烯二酸酐,比例为100:25~30,温度为130~140℃,恒温8小时)或用松香+石蜡(比例1:1)。
电极表面依次用400#,800#水砂纸在预磨机上打磨。
实验一极化曲线的测定一、实验目的1.掌握用“三电极”法测定不同金属的极化曲线。
2.了解极化曲线的意义和应用。
3.讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、实验概述为了探索电极过程的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,而在该研究过程中极化曲线的测定乂是重要的方法之一。
在研究可逆电池的电动势和电池反应时电极上儿乎没有电流通过,每个电极或电池反应都是在无限接近平衡下进行的,因此每个电极反应是可逆的。
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,III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。
A E F图一金属的极化曲线金属的阳极过程是指金属作为阳极,在一定的外电势下发生的阳极溶解过程, 如下式所示:n+~M?M+ne此过程只有电极电位大于其热力学电位时才能发生。
阳极的溶解速度随着电极电位变正而逐渐增大。
这是正常的阳极溶解,但当阳极电位正到某一数值时,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。
从A点到B点的电位范围称为金属活性溶解区。
此区域内的AB线段是金属的正常溶解。
A点称为金属的自然腐蚀电位。
从B点到E点称为钝化过渡区。
BE线是山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I称为致钝电流密度。
从E点到F点的电位范围称为钝化区。
在此区域内由于金属表面状态发生了变化,使金属的溶解速度降低到最小值,与之对应的电流密度很小,基本上不随电位的变化而变化。
此时的电流密度称为维持钝化的电流密度,其数值儿乎与电位变化无关。
FC段的电位范围称为过钝化区,在此区域,阳极电流密度乂重新随电位增大而增大,金属的溶解速度乂开始增大。
实验十三阳极极化曲线的测定一、实验目的1.掌握用恒电位法测定金属极化曲线的原理和方法。
2.了解极化曲线的意义和应用。
二、实验原理1.阳极极化曲线为了探索电极过程的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,在该研究过程中极化曲线的测定是重要的方法之一。
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条件下进行的,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为电极的极化。
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为极化曲线,如图13-1所示。
图13-1 金属极化曲线ab.活性溶解区;b.临界钝化点;bc.钝化过渡区; cd.钝化稳定区; de.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+ + 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,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。
图13-1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,电流仍保持在一个基本不变的很小的数值上;电位升到d点后,电流又随电位的上升而增大。
从a点到b点的范围称为活性溶解区;b点到c点称为钝化过渡区;c点到d点称为钝化稳定区;d点以后称为过钝化区。
对应于c~d段的电流密度称为维钝电流密度。
如果对金属通入维钝电流,再用维钝电流保持其表面的钝化膜不消失,则金属的腐蚀速度将大大降低,这就是阳极保护的基本原理。
极化曲线的测定实验报告一、实验目的本实验旨在通过测量样品在不同电场下的电流,绘制出其极化曲线,并根据曲线确定样品的电导率和极化时间常数。
二、实验原理当一个物质处于外加电场中时,其内部会发生极化现象,即分子或离子在电场作用下会发生定向排列,从而使物质具有了极化性。
当外加电场被移除后,物质内部的极化效应并不会立即消失,而是以一定的速率逐渐消失。
这种现象被称为电介质的极化现象。
通过测量样品在不同电场下的电流,可以绘制出其极化曲线。
根据该曲线可以确定样品的电导率和极化时间常数。
三、实验步骤1. 将样品放置于试验盘上,并将试验盘插入到仪器中。
2. 打开仪器开关,并设置所需测试参数。
3. 施加一定大小的交变电压,并记录下相应的交变电流值。
4. 依次改变施加的交变电压大小,并记录下相应的交变电流值。
5. 根据所得数据绘制出样品的极化曲线。
四、实验注意事项1. 操作过程中应注意安全,避免触电等事故的发生。
2. 测量时应保证样品表面干燥清洁,以避免影响测量结果。
3. 测量时应注意仪器的精度和准确性,以保证数据的可靠性。
五、实验结果分析根据所得数据绘制出样品的极化曲线后,可以对样品的电导率和极化时间常数进行分析。
电导率反映了样品对电流的传导能力。
根据极化曲线可以计算出样品在不同电场下的电导率,并绘制出其变化曲线。
通过分析该曲线可以确定样品的导电特性。
极化时间常数是指在外加电场消失后,物质内部极化效应消失至原始状态所需的时间。
根据极化曲线可以计算出样品在不同电场下的极化时间常数,并绘制出其变化曲线。
通过分析该曲线可以确定样品内部分子或离子排列结构及其相互作用规律。
六、实验结论通过本次实验,我们成功地测定了样品在不同电场下的电流,并绘制了其极化曲线。
根据该曲线我们确定了样品的电导率和极化时间常数,进一步分析了样品的导电特性和内部分子或离子排列结构及其相互作用规律。
这对于深入理解电介质的极化现象具有重要意义。
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 ϕ。
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。
极化曲线的测定及应用一、目的要求1.掌握恒电位法测定电极极化曲线的原理和实验技术。
通过测定金属铁在H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线求算铁的自腐蚀电位、自腐蚀电流和钝化电位范围、钝化电流等参数。
2.了解不同pH值、Cl-浓度、缓蚀剂等因素对铁电极极化的影响。
3.讨论极化曲线在金属腐蚀与防护中的应用。
二、原理Fe在H2SO 4 溶液中会不断溶解,同时产生H2。
Fe溶解:Fe -2e =Fe 2+。
H2析出:2H+ +2e =H2。
Fe电极和H2电极及溶液构成了腐蚀原电池。
其腐蚀反应为:Fe +2H+ = Fe 2+ + H2。
这是Fe在酸性溶液中腐蚀的原因。
当电极不与外电路接通时,阳极反应速率和阴极反应速率相等,Fe溶解的阳极电流I Fe与H2析出的阴极电流I H在数值上相等但方向相反,此时其净电流为零。
I=I Fe + I H=0。
I corr=I Fe=-I H≠0。
I corr值的大小反映净了Fe在H2SO 4 溶液中的腐蚀速率,所以称I corr为Fe在H2SO 4 溶液中的自腐蚀电流。
其对应的电位称为Fe在H2SO 4 溶液中的自腐蚀电位E corr,此电位不是平衡电位。
虽然,阳极反应放出的电子全部被阴极还原所消耗,在电极与溶液界面上无净电荷存在,电荷是平衡的。
但电极反应不断向一个方向进行,I corr≠0,电极处于极化状态,腐蚀产物不断生成,物质是不平衡的,这种状态称为稳态极化。
它是热力学的不稳定状态。
自腐蚀电流I corr和自腐蚀电位E corr可以通过测定极化曲线获得。
极化曲线是指电极上流过的电流与电位之间的关系曲线,即I=f(E)。
图27-1是用电化学工作站测定的Fe在1.0mol/L H2SO4 溶液中的阴极极化和阳极极化曲线图。
ar为阴极极化曲线,当对电极进行阴极极化时,阳极反应被抑制,阴极反应加速, 电化学过程以H2析出为主。
ab为阳极极化曲线,当对电极进行阳极极化时,阴极反应被抑制,阳极反应加速,电化学过程以Fe溶解为主。
极化曲线的测定实验报告极化曲线的测定实验报告引言:极化曲线是研究电化学系统中电流与电势之间关系的重要工具。
本实验旨在通过测定极化曲线,探究电化学系统的电流-电势特性,并分析其对电极表面的影响。
实验方法:1. 实验仪器与试剂准备:本实验使用了电化学工作站、电化学池、铂电极、参比电极、电流计、电位计等仪器。
试剂方面,我们使用了硫酸铜溶液作为电解质。
2. 实验步骤:a. 将电解质溶液倒入电化学池中,保证液面高度适中。
b. 将铂电极和参比电极分别插入电化学池中,并连接电流计和电位计。
c. 开始实验前,先进行电极的清洗和预处理。
d. 通过改变电位计的电势,记录电流计的读数,并绘制电流-电势曲线。
实验结果与讨论:通过实验,我们得到了一条典型的极化曲线。
该曲线呈现出三个不同的区域:阳极极化区、平台区和阴极极化区。
在阳极极化区,电流随电势的增加而迅速增加。
这是因为在阳极极化区,电极表面发生了氧化反应,电子从电极流出,形成阳极电流。
此时,电极表面的活性物质浓度较高,反应速率较快,导致电流迅速增加。
在平台区,电流基本保持稳定。
这是因为在平台区,阳极和阴极反应的速率相等,电流达到了稳定状态。
此时,电极表面的活性物质浓度趋于稳定,电流不再显著变化。
在阴极极化区,电流随电势的增加而逐渐减小。
这是因为在阴极极化区,电极表面发生了还原反应,电子流入电极,形成阴极电流。
与阳极极化区不同的是,阴极极化区的反应速率较慢,导致电流逐渐减小。
通过分析极化曲线,我们可以得到一些有关电化学系统的重要信息。
例如,极化曲线的斜率可以反映电极表面反应速率的变化情况。
斜率越大,反应速率越快。
此外,平台区的电势值可以反映电化学系统的平衡状态。
结论:本实验通过测定极化曲线,成功地探究了电化学系统的电流-电势特性。
通过分析极化曲线,我们了解到阳极极化区、平台区和阴极极化区的特点,并得到了有关电化学系统的重要信息。
这些结果对于深入研究电化学领域的相关问题具有重要意义。
极化曲线的测定与分析主讲教师:一、实验目的1.掌握恒电位法测定阳极极化曲线的原理和方法。
2.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。
3.掌握恒电位仪的使用方法。
二、实验原理阳极电位和电流的关系曲线叫做阳极极化曲线。
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3个主要技术参数—致钝电流密度、维钝电流密度和钝化区的电位范围,需要测定阳极极化曲线。
阳极极化曲线可以用恒电位法和恒电流法测定。
图1是一条较典型的阳极极化曲线。
曲线ABCDE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。
当电位从A逐渐正向移动到B点时,电流也随之增加到B点,当电位过B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,钝化开始图1 可钝化金属的阳极极化曲线发生。
人为控制电位的增高,电流逐渐衰减到C。
在C点之后,电位若继续增高,由于金属完全进入钝态,电流维持在一个基本不变的很小的值——维钝电流i p 。
当电位增高到D 点以后,金属进入了过钝化状态,电流又重新增大。
从A 点到B 点的范围叫活化区,从B 点到C 点叫活化-钝化过渡区,从C 点到D 点叫钝化稳定区,过D 点以后叫过钝化区。
对应于B 点的电流密度叫致钝电流密度i pp ,对应于C 点或D 点的电流密度叫维钝电流密度i p 。
若把金属作为阳极,通过致钝电流使之钝化,再用维钝电流去保护其表面的钝化膜,可使金属的腐蚀速度大大降低,这是阳极保护原理。
用恒电流法测不出上述曲线的BCDE段。
在金属受到阳极极化时,其表面发生了复杂的变化,电极电位成为电流密度的多值函数,因此当电流增加到B点时,电位即由B点跃增到E点,金属进入了过钝化状态,反映不出金属进入钝化区的情况。
由此可见,只有用恒电位法才能测量出完整的阳极极化曲线。
本实验采用恒电位仪逐点恒定阳极电位,同时测定对应的电流值,并在半对数坐标系上绘成曲线,即为恒电位阳极极化曲线。