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主讲内容 控制电流法定义 控制电流法应用条件 稳态极化曲线的应用 制作人and主讲人 张文凤 稳态极化曲线的应用 稳态法分为控制电流法与控制电位法。控制电流法也叫恒电流法，控制电位法也叫恒电位法。 恒电流法就是研究电极的电流密度依次恒定在不同数值，同时测量相应的稳态电极电位，也就是给定电流密度J，测量电极电位φ-J之间的函数关系为φ=f(J)。然后把测得的一系列不同电流密度下的电极电位画成曲线，就得到恒电流法测得的稳态极化曲线。 稳态极化曲线的应用 在化学电源中的应用 在电镀生产中的应用 测定电极反应动力学参量 电镀和金属腐蚀领域的应用 在化学电源中的应用 化学电源在工作状态下的电压是由电池的总极化决定的，极化较大的电池，负荷特性差，也就是电压效率低。为了分析负荷特性下降的原因，必须分别测量阳极和阴极的单电极极化曲线。如Zn-MnO2干电池工作电压下降，此时可分别测量阴极（正极）和阳极（负极）的极化曲线。如果阴极极化曲线显示阴极的电极电位随着电流的增加而下降，而阳极极化曲线显示阳极的电极电位基本上不随电流的变化而变化。此时可以判定Zn-MnO2干电池工作电压的下降是由阴极（正极）的极化造成的。 在电镀生产中的应用 在电镀生产中，镀层的质量与电极的阴极极化有着十分重要的关系，评定镀层质量的主要指标如镀层电结晶的细致程度、光亮度和镀液的分散能力等，在很大程度上都与电极的极化行为有关。而电极的极化行为则依赖于电极极化曲线的测量。电镀生产中的被镀件常常作为阴极，在阴极极化曲线的测量过程中，可以观察到不同工艺条件对阴极极化行为的影响，从而可以优化出最佳电镀工艺条件。 例如在选择不同的镀液配方时，可以分别测定不同配方镀液的阴极极化曲线，然后进行比较。此外，如添加剂、pH值和温度等对镀层质量都产生影响，所以添加剂、光亮剂和附加盐等的选择，镀液温度和pH值得确定，都可以通过阴极极化曲线来完成。 同样，在电镀生产中为了使阳极正常地溶解，首先应测量阳极极化（钝化）曲线。阳极的电极电位和电流密度要避开钝化电位区间，选择在阳极极化曲线的活化溶解区，控制好阴、阳极的面积比。 测定电极反应动力学参量 在理论电化学中描述电化学极化的基本方程式为巴特勒-伏尔摩公式： J=J –J=J0[ exp( )- exp ( ) ] （1） 若将阳极电流密度以正值表示，则 Ja=J –J=J0 [ exp( ) -exp( ) ] 　　（2） 利用稳态极化曲线各个阶段的特性，并给出一定的限制条件，可以使巴特勒-伏尔摩公式进行简化，以达到测定电极反应动力学参量的目的。 1）利用线性极化方程式求交换电流密度J0 当外加电流密度足够小，即J《 J0时，电极反应基本上在φe附近进行，此时电极的过电位很小（η《 50/zmV)。当满足这些条件时，可将式（1）中的指数项以级数的形式展开并略去高次项，可得 　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （4） 同理，对于阳极极化可得 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（6） 　　　式（3）和（4）表明，过电位与极化电流密度成正比，即η-J成直线关系。为了模拟欧姆定律，通常将此直线的斜率称为极化率或电化学反应电阻RM/S。 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　（７） 　　　　　　　　　　　　　　　　　（８） 　　 　　　利用稳态极化曲线的线性极化区，作η-J成直线，并求此直线的斜率，即电化学反应的RM/S。然后，根据式(8)即可求出电极反应的重要参数—交换电流密度J0。 2）利用塔菲尔方程式求α、β、J0 。当J》J0，η100/z mV时，电极上的电化学平衡受到很大的破坏，这时J 与J相差很大，以致可以忽略其中之一。例如，在阴极极化下J J,与J相比J可忽略不计，于是式(1)第二项可略，经整理可得 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　（9）