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北京理工大学电极过程动力学实验报告
姓名班级学号
实验日期年月日指导教师
同组姓名成绩
实验名称线性极化技术测量金属腐蚀速度
一、实验目的
1(了解线性极化法测定金属腐蚀速度的原理和方法;
2(掌握电位扫描法测定塔菲尔曲线;
3(应用塔菲尔曲线计算极化电阻、斜率和腐蚀电流;
4(应用stern公式计算腐蚀速度。
二、实验原理
以测量铁在硫酸溶液中的腐蚀为例。
从电化学的基础理论可知,当铁在硫酸溶液中时,一定发生两个反应过程:
,-2阳极过程:Fe,2e,Fe
,-阴极过程:2H,2e,H?2
如果外电路无电流流过时,铁的阳极溶解速度与表面氢的逸出速度相等,该速度就是铁的腐蚀速度,用电流密度i表示,此时铁的电位即是腐蚀电位φ。腐腐
i和φ可以通过测定铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线,并将两条曲线腐腐
的直线段外延相交求得,交点所对应的电流是i,电位是φ。图1是铁在硫酸腐腐
中的阴极和阳极的Tafel曲线示意图。
图1铁在硫酸中的阴极和阳极的Tafel曲线示意图
上述方法在实际应用时,有时两条曲线的外延线交点不准确,给精确测量带来很大的误差。所以本实验采用线性极化法测定腐蚀速度。
线性极化的含意就是指在腐蚀电位附近,当Δφ?10mV时,极化电流i与极化电位Δφ之间存在着线性规律。对于由电化学步骤控制的腐蚀体系,存在下列关系式:
该公式即是线性极化法的Stern公式:
,,b,biaki,,,腐,,2.303(b,b)ak,,
式中:i/Δφ的倒数称为极化电阻Rr,Δφ/i
b和b分别为阳极和阴极的Tafel常数,即是两条外延直线的斜率。ak
根据上述的基本原理,测量腐蚀体系的极化电阻Rr和Tafel曲线的b和b,用akStern公式,即可求出腐蚀速度i。腐
三、实验装置
BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY
电极过程动力学实验报告
1.计算机一台
2(电化学分析仪(CHI604e)一台
3(电解池1个
4(辅助电极(铂片电极)1片
5(参比电极(氧化汞电极、甘汞电极)2个
26(研究电极(1cm低碳钢片一面用环氧树脂封固绝缘)1片
四、实验内容及步骤
1.溶液:
(1)1mol/LNaOH
(2)10%HCl
(3)3.5%KCl
测量内容:2.
(1)测量三种不同体系的Tafel曲线
(2)应用Tafel曲线计算腐蚀电流和斜率
(3)应用Tafel曲线求出极化电阻
3.实验步骤
(1)清洗电解池,装入3.5%KCl溶液。放入参比电极、辅助电极、研究电极。研究电极放入电解池前,要用细砂纸打磨至光亮,水洗后用丙酮除油再放入电解池。
(2)接好线路,打开计算机和电化学分析仪开关。在计算机桌面上用鼠标点击CHI604A图标,进入分析测试系统。
(3)选择菜单中的“T”(Technique)实验技术进入,选择菜单中的TafelPlot,点击“OK”退出。
(4)选择菜单中的“Control”(控制)进入,选择菜单中的OpenCircuit
Potential(开路电压)得出给定的开路电压退出。
(5)选择菜单中的Parameters(实验参数)进入实验参数设置。InitE(V)(初始电位)和FinalE(V)终止电位,应根据给定的开路电压?(0.25,0.5)
V来确定。ScanRate(V/s)扫描速度为0.0005-0.001。其余的参数可选择自动设置。
(6)选择菜单中的“”Run开始扫描。
(7)扫描结束,选择菜单中的Graphics(图形)进入,选择GraphOption
(图形选择)进入,在Data(数据)选择Current(电流)进入图形,取Δφ和对应的ΔI,Δφ/ΔI=Rr,计算出极化电阻。
(8)进入Analysis(分析),选择菜单中SpecialAnalysis(特殊分析)进入,点击Calculate(计算)得出阴极Tafel斜率、阳极Tafel斜率和腐蚀电流。
(9)换溶液,重复以上步骤,分别做1mol/LNaOH(参比电极换成氧化汞电极)、10%HCl两种不同体系的实验。
(10)将所做出的曲线存盘、打印。
(11)关闭电源,取出研究电极,清洗干净,结束实验。
五、实验结果分析
第一组实验:3.5%KCl体系(共测了两次)
用matlab处理后作出的图为:
,1,计算:
BEIJINGINSTITUTEOFTECHNOLOGY
电极过程动力学实验报告
斜率分别为:
ba=7.5251,
bk=6.7087
切线交点:
v=-0.199,logi=-6.356
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