电化学工作站测极化曲线

（完整版）电化学曲线极化曲线阻抗谱分析电化学曲线极化曲线阻抗谱分析⼀、极化曲线1.绘制原理铁在酸溶液中，将不断被溶解，同时产⽣H2，即：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 (a)当电极不与外电路接通时，其净电流I总为零。

在稳定状态下，铁溶解的阳极电流I(Fe)和H＋还原出H2的阴极电流I(H)，它们在数值上相等但符号相反，即：(1)I(Fe)的⼤⼩反映Fe在H+中的溶解速率，⽽维持I(Fe)，I(H)相等时的电势称为Fe／H+体系的⾃腐蚀电势εcor。

图1是Fe在H+中的阳极极化和阴极极化曲线图。

图2 铜合⾦在海⽔中典型极化曲线当对电极进⾏阳极极化(即加更⼤正电势)时，反应(c)被抑制，反应(b)加快。

此时，电化学过程以Fe的溶解为主要倾向。

通过测定对应的极化电势和极化电流，就可得到Fe／H+体系的阳极极化曲线rba。

当对电极进⾏阴极极化，即加更负的电势时，反应(b)被抑制，电化学过程以反应(c)为主要倾向。

同理，可获得阴极极化曲线rdc。

2.图形分析（1）斜率斜率越⼩，反应阻⼒越⼩，腐蚀速率越⼤，越易腐蚀。

斜率越⼤，反应阻⼒越⼤，腐蚀速率越⼩，越耐腐蚀。

（2）同⼀曲线上各各段形状变化如图2，在section2中，电流随电位升⾼的升⾼反⽽减⼩。

这是因为此次发⽣了钝化现象，产⽣了致密的氧化膜，阻碍了离⼦的扩散，导致腐蚀电流下降。

（3）曲线随时间的变动以7天和0天两曲线为例，对于Y轴，七天后曲线下移（负移），⾃腐蚀电位降低，说明更容易腐蚀。

对于X轴，七天后曲线正移，腐蚀电流增⼤，亦说明更容易腐蚀。

⼆、阻抗谱1.测量原理它是基于测量对体系施加⼩幅度微扰时的电化学响应，在每个测量的频率点的原始数据中，都包含了施加信号电压（或电流）对测得的信号电流（或电压）的相位移及阻抗的幅模值。

从这些数据中可以计算出电化学响应的实部和虚部。

阻抗中涉及的参数有阻抗幅模（| Z |）、阻抗实部（Z,）、阻抗虚部（Z,,）、相位移（θ）、频率（ω）等变量，同时还可以计算出导纳（Y）和电容（C）的实部和虚部，因⽽阻抗谱可以通过多种⽅式表⽰。

极化曲线标准极化曲线是电化学分析中常用的一种曲线，它反映了电极电位与电流之间的关系。

在不同的电化学测试中，极化曲线的获取和分析方法可能会有所不同，但它们的基本原理和标准是相似的。

以下是关于极化曲线的获取、分析和应用的一些基本标准和原则。

一、极化曲线的获取1. 测量方法：极化曲线通常通过控制电流法或控制电位法来获取。

在控制电流法中，电流保持恒定，而电位随时间变化；在控制电位法中，电位保持恒定，而电流随时间变化。

2. 实验设备：进行极化曲线测量时，需要使用电化学测试系统，包括电极（工作电极、参比电极和辅助电极）、电解池、电流源和电位测量装置。

3. 测试条件：测试条件应保持一致，包括电解质的种类和浓度、温度、搅拌速度等。

这些因素都会影响极化曲线的形状和特征。

二、极化曲线的分析1. 曲线形状：极化曲线通常分为三个区域：活性溶解区、钝化区和过钝化区。

活性溶解区表现为电流随电位增加而线性增加；钝化区电流随电位增加而减少，表明电极表面形成了一层稳定的氧化物膜；过钝化区电流再次增加，表明氧化物膜被破坏。

2. 腐蚀速率：通过极化曲线可以估算金属的腐蚀速率。

在活性溶解区，腐蚀速率可以通过斜率（电流密度/电位）来计算。

3. 钝化行为：钝化区的出现和形态可以用来评估金属的钝化能力，即金属抵抗腐蚀的能力。

三、极化曲线的应用1. 腐蚀研究：极化曲线是研究金属腐蚀行为的重要工具，通过分析极化曲线可以了解金属在不同环境条件下的腐蚀特性。

2. 防腐设计：极化曲线的分析结果可以用于指导金属结构的防腐设计，选择合适的材料和涂层。

3. 电化学测试：极化曲线是电化学测试中的一种基本曲线，它可以用于评估电镀、电池、燃料电池等电化学系统的性能。

四、结论极化曲线是电化学分析中的一种重要工具，它通过反映电极电位与电流之间的关系，提供了关于金属腐蚀行为和电化学系统性能的详细信息。

通过标准的测量方法和分析技术，可以获得准确的极化曲线，为腐蚀研究和电化学应用提供重要的数据支持。

稳态极化曲线的测定方法
稳态极化曲线是电化学实验中常用的实验方法之一，可以用来研究金属材料的耐蚀性、腐蚀行为等。

下面将介绍稳态极化曲线的测定方法。

1. 实验装置
稳态极化曲线实验装置通常包括：电化学工作站、三电极系统、参比电极、工作电极和计时器等设备。

2. 实验步骤
（1）准备工作电极：选用待测金属并将其打磨至表面光滑，然后放入实验槽中，接好电缆。

（2）加入电解液：向实验槽中加入电解液，确保液面高度足够覆盖工作电极，同时参比电极要浸没在电解液中。

（3）电极极化：以一定的速度改变工作电极的电势，记录下电势和电流的变化。

（4）绘制稳态极化曲线：将电势与电流的数据绘制成稳态极化曲线。

3. 实验注意事项
（1）电解液的选取：应根据待测金属的化学性质和实验目的选择合适的电解液。

（2）电极的放置：工作电极应放在电解液中心，避免与实验槽壁接触。

（3）电极的铺设：参比电极在实验槽中的铺设应尽可能贴近工作电极，以提高实验的精度。

（4）测量稳态极化曲线时，要保证电势的改变速度适当，过快或过慢都会影响实验结果的准确性。

综上所述，稳态极化曲线的测定方法是通过改变工作电极的电势，记录下电势和电流的变化，绘制出稳态极化曲线。

在实验过程中需要注意电解液的选取、电极的放置和铺设以及电势的改变速度等因素，以保证实验结果的准确性。

电化学极化曲线简介电化学极化曲线是描述电化学过程中电流和电位之间关系的一种图形。

通过测量电流与电位的关系，可以了解电化学反应的动力学特征和反应机理，以及材料的电化学性能。

本文将介绍电化学极化曲线的基本概念、测量方法以及常见的应用领域。

基本概念电化学极化电化学极化是指当在电化学系统中施加外加电位时，产生的电流不等于零的现象。

这种不平衡主要由两种极化机制引起：电解液溶液中的浓度极化和电极的电化学极化。

电化学极化曲线电化学极化曲线是描述电流和电位之间关系的图形。

通常，电位在横坐标上，而电流在纵坐标上。

极化曲线可以通过在实验中测量不同电位下的电流得到。

测量方法三电极系统电化学极化曲线的测量通常使用三电极系统，包括工作电极、参比电极和计数电极。

工作电极是进行电化学反应的电极，参比电极用作测量电位的基准，而计数电极用于测量电流。

电化学极化曲线实验装置电化学极化曲线的实验装置通常包括电化学池、电位控制器和电流计。

电化学池用于容纳电解液和电极，而电位控制器则用于调整施加在工作电极上的电位，电流计用于测量电流。

测量步骤1.准备实验装置，并将工作电极、参比电极和计数电极正确连接。

2.添加适量的电解液到电化学池中，并将电化学池密封好。

3.设置电位控制器施加一定的电位，然后测量电流。

4.逐渐增加（或减小）电位值，并记录对应的电流值。

5.根据测量结果绘制电化学极化曲线。

应用领域腐蚀研究电化学极化曲线可以用于研究材料在不同环境中的耐腐蚀性能。

通过测量极化曲线，可以评估材料的腐蚀速率以及选择防腐蚀措施。

电池和燃料电池研究电池和燃料电池的性能评估和优化通常需要测量电化学极化曲线。

通过观察极化曲线的形状和斜率，可以了解电池的动力学特性和能量转化效率。

金属材料表面处理在金属材料表面处理过程中，电化学极化曲线可以用于评估表面处理的效果。

通过测量极化曲线，可以了解表面处理对材料耐蚀性和表面质量的影响。

结论电化学极化曲线是研究电化学反应和材料的电化学性能的重要工具。

电化学实验教学中极化曲线的测量与应用收稿日期：2016-09-01基金项目：韩山师范学院科研启动项目（项目编号：QD20150320）作者简介：杨余芳（1967-），女，湖南邵东人，教授，博士，从事材料与应用电化学研究。

一、前言电化学课程理论性强，难度大。

通过实验，可加深学生对电化学理论的理解、熟练基本操作、掌握基本方法，培养严谨求实的作风和动手能力。

电化学研究方法较多，而极化曲线的测定是研究电极过程的基本方法[1]。

本文以Cr 3+的电沉积为例，设计了线性扫描伏安法实验，采用电化学工作站进行测量。

通过实验数据处理，加深学生对线性扫描法的特点和基本原理的理解，掌握极化曲线的定量分析和线性扫描伏安法实验技巧。

二、基本原理1.极化曲线。

电流密度与电势的关系曲线即极化曲线，通过极化曲线可求得某一电流密度下的超电势，了解电势随电流密度的变化规律，反映电极电位与电化学反应速度的关系。

通过极化率Δφ/Δi 可衡量极化的程度、判断电极反应的难易。

极化率越小，电极反应越容易进行。

通过极化曲线的数据处理，可获得重要的动力学参数，比如交换电流密度、电子传递系数、电化学反应级数和活化能等。

在电化学工业生产中，通过对稳态极化曲线的测定，可确定电镀液的最佳配方、最佳工艺条件及添加剂的适宜浓度。

测量极化曲线，需在电极上施加一个随时间发生线性变化的动电位，电极电位随时间发生连续的线性变化，用线性方程表示为：φ=φi +V ·t 其中φ—扫描电位；φi —初始电位t —扫描时间；V —扫描速度2.活化能。

通过活化能可判断电极反应是属于扩散控制还是电化学反应控制。

当电化学反应受扩散步骤控制时，反应速度的温度系数较小，活化能较低，为12～16kJ/mol ；当电化学反应为控制步骤时，电化学反应速度的温度系数较大，活化能较大，通常大于40kJ/mol 。

电化学反应活化能用Arrhenius 公式计算：i （η）=Bexp （-E （η）RT ）（1）i 为电流密度，E （η）为活化能，T 为热力学温度，R 为气态常数，B 为指前因子。

极化曲线测定实验报告实验目的：1. 了解极化现象的基本原理；2. 学会使用电位-电流（极化）曲线进行电极的极化特性测定；3. 掌握不同电位下的极化电流的测定方法；4. 确定电极极化的过电位。

实验仪器：1. 极化曲线测定装置2. 电源3. 电位计4. 电流计5. 电阻箱6. 试样电极实验原理：当一个电化学电池在工作时，如果将工作电极的电位进行变化，会引起极化现象。

极化现象产生的原因是工作电极上电子转移反应的速率受到了限制，从而导致了整个反应速率的下降。

极化曲线实验可以通过测量电流与电位之间的关系，来推断电化学电池的反应机理和动力学参数。

实验步骤：1. 将试样电极插入极化曲线测定装置中的电极槽中；2. 连接电源、电位计、电流计和电阻箱，组成电路；3. 打开电源，调整电压，并记录不同电位下的电流值；4. 根据测得的数据绘制极化曲线。

实验结果及讨论：根据实验测得的数据，我们可以绘制出试样电极在不同电位下的极化曲线。

通常极化曲线图呈现出一个曲线，在某一电位附近极化电流达到峰值，然后随着电位的进一步增加而逐渐减小。

这个峰值电位即为电极的极化过电位。

通过极化曲线，我们可以得到一些有关试样电极的信息。

例如，当电位接近峰值电位时，电极上的电子转移反应受到限制，电极表面可能会形成一层非电活性的物质膜。

此时，电极上的电流主要通过扩散过程来传递。

当电位进一步增加时，电子转移反应的限制逐渐解除，电流通过电活性物质的表面反应来转移。

根据极化曲线还可以计算电极的极化电阻、极化电流密度等参数。

实验结果的准确性受到多种因素的影响，如实验操作的精确性、试样电极的质量等。

在进行实验时应尽量控制这些因素，提高实验结果的准确性。

结论：通过极化曲线测定实验，我们可以了解电极的极化特性和极化过电位，并可以推断电极的反应机理和动力学参数。

该实验方法可以在电化学过程研究和电化学工程中提供有价值的信息。

理想极化曲线和实测极化曲线导言极化曲线是电化学实验中常用的一种实验方法，用于表征电化学电极的电化学性质。

理想极化曲线是在理想条件下通过计算得到的曲线，而实测极化曲线是实际实验测量得到的曲线。

本文将详细解释理想极化曲线和实测极化曲线的概念、原理、实验方法和应用，并通过实例加以说明。

理想极化曲线理想极化曲线是在假设电化学电极满足一定条件下通过计算得到的曲线。

它通常由两个部分组成：极化曲线和Tafel曲线。

极化曲线极化曲线是电化学反应过程中电极电位随电流密度变化的曲线，通常以电位为横坐标，以电流密度为纵坐标。

理想极化曲线可以通过计算得到，其中主要包含两个重要参数：开路电位和极化电流密度。

开路电位是极化曲线与电位轴的交点，反映了电极表面的电化学活性。

极化电流密度则是极化曲线降至负饱和值（忽略质子活化）时的电流密度，用于衡量电极材料的电化学反应活性。

Tafel曲线Tafel曲线是描述电化学反应速率与电极电位之间关系的曲线，它是理想极化曲线的一部分。

Tafel曲线可以通过实验测量得到，其斜率给出了电极反应的速率常数。

在Tafel曲线中，通常存在两个部分：阳极Tafel曲线和阴极Tafel曲线。

阳极Tafel曲线描述了阳极反应速率与阳极电位之间的关系，阴极Tafel曲线描述了阴极反应速率与阴极电位之间的关系。

实测极化曲线实测极化曲线是通过实际电化学实验测量得到的曲线，它反映了电化学电极在实验条件下的电化学性质。

实测极化曲线的形状和理想极化曲线通常是相似的，但具体参数可能会有差异。

实验方法为了测量实测极化曲线，需要进行电化学实验，并且需要注意以下几点。

首先，选择合适的工作电极和参比电极。

工作电极是被测量的电极，参比电极具有稳定的电位，用于测量工作电极的电位。

其次，控制实验条件，如温度、溶液浓度、电解质种类等。

保持实验条件的一致性，可以减小实测极化曲线的误差。

然后，通过改变工作电极的电位，测量电流密度，并记录测得的数据。

应用电化学实验本课程安排4个综合实验，每个实验4个学时，共16个学时，按照10人一组分别进行。

自编实验讲义。

实验仪器有：分析天平；直流稳压稳流电源；电化学工作站；恒温水浴；饱和甘汞电极；鲁金毛细管；H 型电解槽；Pt 电极；电解槽；赫尔槽；电力搅拌器、磁力搅拌器；pH 计。

实验1：极化曲线的测定实验内容：测定Ni 2+离子、Co 2+离子单金属电沉积、以及Ni-Co 合金共电沉积的稳态阴极极化曲线。

一、 实验目的1.掌握三电极体系装置和电化学工作站的应用。

2.掌握用线性电位扫描法测量极化曲线的原理和实验方法，学会从极化曲线上分析电极过程特征。

2.测定金属电沉积的阴极极化曲线。

3.学会数据的分析和处理。

二、 实验原理研究电极过程的基本方法是测定极化曲线。

电极上电势随电流密度变化的关系曲线称为极化曲线。

极化曲线表示了电极电位与电流密度之间的关系，从极化曲线上可以求得任一电流密度下的过电势（超电势），看出不同电流密度时电势变化的趋势，直观地反映了电极反应速度与电极电势的关系。

在某一电流密度下极化曲线的斜率i ∆∆ϕ称为极化度（极化率），极化度的大小可以衡量极化的程度，判断电极过程的难易。

极化度小，电极过程容易进行；极化度大，电极过程受到较大阻碍而难以进行。

从极化曲线还可求电极过程动力学参数，如交换电流密度i 0、电子传递系数α、标准速度常数、以及扩散系数；还可以测定反应级数、电化学反应活化能等。

被控制的变量电极电位是随时间连续线性变化的。

随时间连续线性变化的电位可用线性方程表示：Vt i +=ϕϕ；其中：ϕ——扫描电位，t ——扫描时间，V ——扫描速度，i ϕ——扫描起点电位。

常以研究电极相对于参比电极的开路电位作为扫描的起点电位。

扫描电位与时间的关系如图1所示。

图1 电位与时间的关系1. 实验主要仪器：电化学工作站、计算机、H电解槽，铜丝电极（研究电极），箔片（辅助电极），饱和甘汞电极（参比电极）、Luggin毛细管。