国家973计划首席科学家、上海交通大学电化学与能源技术研究所马紫峰腾讯科技讯5月23日消息，第四届华南锂电（国际）高层技术论坛今日在深圳会展中心开幕。本次大会以“动力2009——动力电池、3G高容电池、上网本电池”为主题，来自全国锂电行业的数百名专家、企业高层出席了本次论坛，并就锂电行业如何应对金融危机，发掘新市场、新机会、把握行业热点及发展趋势展开讨论。
以下为国家973计划首席科学家、上海交通大学电化学与能源技术研究所马紫峰演讲的文字实录：【主持人：杨晓青】感谢安总的精彩报告，也感谢盟固利为08年奥运会争光，为中国锂电人争气！下一个演讲计划是973计划首席科学家、上海交通大学电化学与能源技术研究所马紫峰教授，他是中国科技部973计划计划电动汽车用低成本高密度蓄电（氢）体系基础科学问题研究，马教授曾经在我们那里访问，我们曾经有比较愉快的合作，我们也学习了很多的东西，今天很高兴在这里听到马教授的报告，他的题目是《电动汽车动力电池磷酸铁锂正极材料制备与应用》。
【马紫峰】谢谢杨教授的介绍，我想在这里能够借此机会感谢杨晓青博士把我代入了锂电的行业，因为2000年以前我是做燃料电池的，正好有2000年有机会的时候到美国访问的时候跟杨晓青教授去合作，是他把我领入了这样一个机会，所以我想借这个机会谢谢你！今天我的题目是《电动汽车动力电池磷酸铁锂正极材料制备与应用》，这个报告我分两个部分，首先我介绍一下我现在在主持国家的973计划，另外我想介绍一下我们的课题组正在从事的磷酸铁锂的产业化的研究。
锂电池现在已经应用得非常广泛和普遍，这个过程当中之所以今天来讲锂电池又被焕发了青春，是因为它在动力电池上面以及未来的一些工具上面有很大的应用。我们今天来讲为什么要选择锂电池？为什么要来做一个新能源汽车呢？我想其实有很多的答案，但是今天来讲做到现在为止，我认为动力电池还有三个瓶颈没有突破，2000年的时候万刚科技部长他组织了一个动力电池的重大专项，经过了6年的示范以后到了2006年燃料电池汽车、混合动力汽车以及纯电动车都得到了普遍的示范，在今年09年我们国家所有的原来做电动车都定义为“新能源汽车”，新能源汽车已经在13个城市开展了千辆的示范工程，我们上海实际上是一个最大的示范基地。但是我们要看到一个现象，现在呼声很高、热点很多，但是存在了很多的问题。
我们把它归结成几个问题呢？我觉得在电动车的领域当中要进一步的产业化必须解决三个问题：第一，电池的问题。今天我们在这里讨论锂电就是为了解决电池的未来。事实上来讲电动车里面锂电池是不是一个最终的解决方案？我认为还有一个“？”。在未来的新能源汽车当中或者是电动车当中燃料电池汽车依然有它的地位和作用，但是今天燃料电池本身又存在哪些问题？所以我认为今天来讲下一步我们可能要
发展的是从传统的这种油电混合方式往氢电混合方式的发展，这是2007年我们提出国家973计划的一个初衷，这个工作我们当时跟万刚老师进行了很好的沟通，今天作为国家的计划来讲是要引领未来的方向，氢电混合里面需要解决三个问题，1锂电，2是主氢，3是燃料电池本身。
什么叫“973计划”？大家知道863是国家的高科技的计划，在座的企业和单位都很多参加了国家863的计划，他瞄准的是应用，而973计划是“重大基础研究计划”，973计划是在1997年3月份全国人大确定的要在产业化技术开发的基础上瞄准农业、能源、信息、人口与健康、资源与环境，还有新材料等等这些领域开展重大的技术研究，导向型的基础研究。
前天我们刚刚在北京开完了今年的973项目的评审会，今天来讲973已经经历了十年的工作，这十年的当中应该说对我们国家的重大基础研究有很大的推动，包括对我们新能源汽车。在新能源汽车方面国家973计划迄今为止列了三个973计划，第一个计划就是关于氢能燃料电池的973计划，是由2000年开始到05年结束，由毛教授领衔的。第二个是二次电池的清晰剂，这是由北京理工大学的吴教授担任了首席科学家，他们的课题重点是瞄准了新型的绿色二次电池的体系。不管是纯电动车、混合动力车、燃料动力车，他们有一个同样的问题一个是里程很短，他的动力性没有跟燃料动力相比，他怎么样解决这个问题呢？有两个问题，一个是储氢的问题，这是一个初步需要解决的，对于混合动力来讲高密度的储电系统也是一个非常重要的方向。因此在2007年在国家科技部以及我们国家同行的支持下面，立了这样的一个新的973计划，我们的973计划题目是《电动车用的低成本、高密度、续电、储氢技术的基础研究》，在这里可以看到在我们的973项目当中第一次提出来了这个“价格”的概念，因为我们很多人在做基础研究的时候回避去谈成本，或者是跟经济效益有关的东西，实际上在座的都很清楚，如果一个技术想要真正地产业化，成本是回避不了的，而成本的降低它的核心是什么？创新技术。我们知道在锂电池行业当中从钴酸锂到现在的磷酸铁锂，事实上就是因为技术上的革命，其实是在材料上的变化，如果没有这个前期的很好的基础研究就不可能有今天的磷酸铁锂这样的一个火热的场面。
所以，在我们的973计划当中，我们列了七个课题，973计划它是一个团体作战的制度，我们的项目又邀请了清华大学、复旦大学、包括吴宇平教授都参与了我们973的活动，还有厦门大学。我们的题目分为七个课题，第一个和第二个是瞄准基础研究的，吴宇平教授在这个里面发挥了领导的作用，主要是研究低成本的电极材料和基础的研究。第三个题目是大家都知道在电动车里面其实大家都没谈的就是耗机电容器，它本身在电动车起的作用是非常大的，它不一定是完全的单一的作用，但是电动车燃料的补充、回收方面是非常重要的。第四个课题是瞄准未来的，因为现在来讲我们在谈锂电，在谈超电能，未来有一些什么样的电池呢？也许将来可能五年以后大家都在谈钠硫电池，或者是谈高温的微型化的一些燃料电池等等。第五和第六个课题我们瞄准了工业应用，第五个课题就是材料的制备和过程工程的问题，昨天很多人讲到了电池的安全性问题是由电池的材料、设计以及它的电池制造过程造成的，而这个材料本身来讲他的品质要稳定，首先就是他的制备过程工艺的问题，我们在这里谈了很多的就是安全性的问题，以及我们现在这个电池行业的发展，事实上我认为今天磷酸铁锂它之所以能够有大规模的应用有一个很重要的原因，现在在中国就没有一家厂可以能够完全、高品质地连续性地提供这个材料。我们现在这个973的计划他的管理模式是通过这样的一个顾问委员会来引领来做这个工作，分为三个大的团队在进行。
接下来我想重点介绍一下我们对磷酸铁锂制备过程的一些探索和一些研究工作，我们都知道在电化学性能来讲绝对性的材料一个是活性材料、一个是电解质、一个是隔膜，我认为今天来讲我们继续地去进行寻找新的这种电解材料还是非常必要的，因为它是我们改进未来能量密度的一个基础。我们可能要去寻找新的电解液的体系，还有创建新的电池的概念。关于阴极材料来讲大家都非常了解，我想这里就不多讲了，从钴酸锂到锰酸锂到磷酸铁锂，包括到改性的这些财力。磷酸铁锂现在市场上大家已经谈得非常多，它的优点是稳定性、价格的潜力还有环境的适应性等等，但是它的问题是电导率比较低、扩散的速率是受限制的。
我们做了一些什么样的工作呢？我们的973重点地是围绕材料的制备过程工艺进行探索，在探索的过程当中我们首先对他的materials进行了调研，我们可以看到在磷酸铁锂制备工艺当中相当多，包括物相反应、水热合成等等，这些工艺都是在实验室里面进行开发的，有一部分已经了工业化，比如说固相反
应，比如化学合成的方法等等，也有很多的方法在研究，包括球膜现在也进入了一些产业化的过程。合成的路线五花八门，还有一个很重要的是它的原料路线是相当复杂的，现在各个地方采用的这个技术路线是不一样的，这个技术路线不一样也造成了这个产品的品质不同，品质的不同就是跟他的反应方程式是有关系的，我们这里罗列了一些过程，04年我们发明了一个全新的工艺路线是机械化学合成反应，我们发明了这样一个化学合成反应的方程式，最主要的一点大家可以看到如果这个化学反应是完全的话，它的产物只有磷酸铁锂和水，有可能就得到一个非常纯相的材料，这个工作我们在2005年取得了国内最早的磷酸铁锂的一个合成的专利。这个结果在2004年就发表在美国的一些专刊上面。这个数据可以看到这是在2004年报告的结果，我们可以看到得到完全纯相的磷酸铁锂的它的重复性是不错的，这是从0.1C—1C的结果。这个结果上我们还做了很多循环的实验，而且在05年开始我们就把前面发明的这个技术进行了产业化技术的开发，在这个里面我们还进行了一些新的工艺的探索，这系一个新型的磷酸铁锂合成路线，这是用控制结晶的工艺和碳热合成相结合的工艺，我们所需要的原料是磷酸铁，但是当时做原料的时候磷酸铁的市场是不成熟的，你要拿到磷酸铁的原料本身有一些问题，所以我们跟清华大学合作在磷酸铁的制造上面进行了一些研究，通过阻止结晶的方法得到了磷酸铁的粉样，然后进行后续的研究。我们跟浙江的公司建立了年产300吨的示范装置，通过控制结晶和球膜相结合的两条产业路线得到这样产业化的产品，大家可以看到相关的一些报道。
这个材料出来之后，我们现在的工作主要是瞄准材料的应用当中的技术问题，因为我前面讲到了磷酸铁锂他不是一个万能的东西，磷酸铁锂就算是它得到100%的纯相，性能达到170，它也还有很多的问题。比如说我们在应用当中的高温性能、低温性能，怎么样解决高温性能呢？其实有很多的办法，最近我们采用了PPY可看的复合的模式进行研究，经过包覆以后500次的循环以后我们发现包覆和没有包覆的结果，这是55度下的一个结果，而且我们从放电的容量从04年0.1C开始做现在从1C—5C甚至是到
8C的结果，这个是从-20度到20度到55度的变化，通过PPY的包覆以后这个材料的高温性能会有一个很大的提高，这个结果最近我们发表在了国际电话通讯上面，而且这个循环的性能已经有了很大的变化，我们用这样的一个磷酸铁锂材料跟上海的一家公司合作开发了一系列的4AH和15AH的一些电池，这些电池模块把它组装成为不同的应用，这是交大电器实验室和我们合作开发的电动自行车的模块，这个车辆现在已经在上一个月被上海市政府定名为示范的公安派出所里面民警用的示范车辆。这个是DLG公司他们用了磷酸铁锂材料用的电池，用在了美国的K2的车上面。
这个研究过程当中我们还发现了一个低温性能也是很重要的，低温性能的改进仅仅靠磷酸铁锂本身就已经达不到了，这个里面我们认为就要去找一些新的电解液，我们后来在探索了一些新的电解液体系，我们配置了一个全新的电解液的概念，这个电解液从零下40度一直做到零下20度，从0.1C到0.5C进行了实验，应该说这个结果还是有一些改善的。这个是在各种的低温性能下它的阻碳的谱图。这是从04年以来我们在磷酸铁锂做的一些基础研究的工作，这些研究的工作从材料的制备到高温性能和低温性能。
我们今天把这些文章和工作都显示出来，是切合我们的一个目的，就是希望能够让大家去参考，我们作为973整个项目的团队来讲，我们并不像企业一样，好像企业他会对自己进行一种保护，973的目标是引领国家的一些方向，我也希望大家在很多的场合里面讲一些阵话，讲一些客观的东西。所以我希望我们能够共同地来探讨、共同地来推进我们国家的新能源汽车的发展。最后，我要感谢我们国家973的计划和国家自然科学基金委包括上海市自然科学基金委以及包括所有对我们的支持单位和人们，谢谢大家！
【现场提问】谢谢马教授，说得很好！我们看到了一些新的基础研究还在进行，这是对我们锂电行业非常重要的一件事情，希望把这个工作更深入地进行下去。我有一个问题是关于新的合成路线，你们认为一个最大的好处就是因为他的生成物里面只有磷酸铁锂和水，我认为这个磷酸铁锂里面产生的杂质不是说它生成了什么东西，铁、磷酸这些东西产生了变异，这是一个最主要、最头痛的问题，前面有一个反应说它生成了醋酸、氨气、二氧化碳、磷酸铁锂，这些东西都是很容易排除的，我认为纯粹地生成磷酸铁锂和水这不是最重要的，最重要的是怎么样使的磷酸铁保持2的位置，不要变成3更不会变成0下去了，你你面加了糖还原它，还原过渡了就会产生金属铁，将会产生很大的一个问题。这是我的想法。
【现场提问】您好，我想问一个问题，我刚才看到您这个低温性的图，你其中用的电解体系是来自JKL的电解体系1：1：3，应该是他们的专用的电解体系，即使是这个电解体系上这个指标离我们863指标的需求还太远了，我刚刚看到5公里的指标达到863的指标，863的指标是要求我们要保留80%以上，这个问题在磷酸铁锂的问题上怎么解决。包括A123我们测过大约在1C有90%，你觉得这个问题该如何解决？谢谢！
【马紫峰】刚才看到这个文章里面的这个电解液的体系来说，这个电解液的确是借鉴了其他的体系引用过来的，作为我们基础研究来讲，首先我们找到一个正极，通过电解液的改变它是可以改善这个低温性能的，这是一个方向。至于说现在这个电解液能不能满足863的指标，在这里我对863的指标我也不想做评价，我们现在很多的指标都远远超过了世界的水平，但是最后是不是都达到了，或者是达到了是不是这么回事，我不想评价。但是我想肯定要朝着这个方向去走，我们现在在做的一些工作就是在做一些新的电解液的工作，当然这个开始的时候还没有很好的验证，不会把它公开出来，电解液一定是一个方向。
【现场提问】马老师您好，您讲得非常好，我想问您这个PPY的方式和聚合物，是在碳包覆之后加还是碳包覆之前加？
【马紫峰】是同步的。我们的碳包覆完了以后再加，这个材料是在A123他们的样品上面直接进行改性的。
【现场提问】这个是你们自己做的是吗？
【马紫峰】这个PPY是我们自己做的。原体不是，我们为了比较包覆的性能，如果说这个是我自己做的，这个性能是不是最好的。
【现场提问】PPY包覆之后也可能跟原来的不一样，每个材料覆膜的时候是不一样的。
【马紫峰】我们的目的是在这些材料包覆以后的效果。
1在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中通电 1 h后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量计中沉积 。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解：两个电量计的阴极反应分别为 电量计中电极反应的反应进度为 对银电量计 对氢电量计 2用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。解：该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量之差：
3用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来 的银与溶液中的反应生成，其反应可表示 为 总反应为 通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重，其中含。试计算溶液中的和。 解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为 该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极
4已知25 ?C时溶液的电导率为。一电导池中充以此溶液，在25 ?C时测得其电阻为。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为的溶液，测得电阻为。计算（1）电导池系数；（2） 溶液的电导率；（3）溶液的摩尔电导率。 解：（1）电导池系数为 （2）溶液的电导率 （3）溶液的摩尔电导率 5已知25 ?C时溶液的电导率为。计算的解离度及解离常熟。所需离子摩尔电导率的数据查表。 解：的解离反应为 查表知 因此，
6已知25 ?C时水的离子积，、和的分别等于 ，和。求25 ?C时纯水的电导率。 解：水的无限稀释摩尔电导率为 纯水的电导率 7试计算下列各溶液的离子强度：（1）；（2）；（3）。 解：根据离子强度的定义
新型电化学装置的原理分析 1.用粗硅做原料,熔融盐电解法制取硅烷的原理如图。下列叙述正确的是( ) A.电源的B极为负极 B.可选用石英代替粗硅 C.电解时,熔融盐中Li+向粗硅移动 D.阳极反应:Si+4H--4e-SiH4↑ D【微探究】根据装置图可知,该装置为电解池,总反应为Si+2H2SiH4。H2生成H-,发生还 原反应,Si发生氧化反应。根据电解池原理,阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应,故通入H2的那一极是阴极,故A极是负极,B极是正极,A项错误;阳极粗硅失电子,若换成石英,即SiO2,SiO2中Si 已经是+4价,无法再失电子,B项错误;电解时,熔融盐中Li+向阴极移动,C项错误;阳极粗硅生成SiH4,故电极反应为Si+4H--4e-SiH4↑,D项正确。 [微纠错] 易错点一:原电池和电解池没有正确区分,此装置有外接电源,属于电解池;易错点二:受思维定势影响,不能注意到此电解池的工作环境是非水体系;易错三:不能正确判断电解质中传导的带电粒子,电子不能直接通过熔融电解质或电解质溶液,此装置中电解质中存在的可以自由移动的离子有Li+、Cl-、H-。 2.纳米氧化亚铜在制作陶瓷等方面有广泛应用。利用电解的方法可得到纳米Cu2O,电解原理如图所示。下列有关说法不正确的是( ) A.b极为负极 B.铜极的电极反应式为2Cu-2e-+2OH-Cu2O+H2O C.钛极附近逸出O2
D.每生成1 mol Cu2O,理论上有2 mol OH-从离子交换膜左侧向右侧迁移 C【微探究】铜为阳极,钛为阴极,阴极与负极相连,所以b极为负极,A项正确;铜极上发生氧化反应生成氧化亚铜,B项正确;C项,钛极的电极反应式为2H2O+2e-2OH-+H2↑,C项错误;左侧生成OH-,右侧消耗OH-,且每生成1 mol Cu2O时,消耗2 mol OH-,为维持电荷平衡,则理论上有2 mol OH-从离子交换膜左侧向右侧迁移,D项正确。 3.研究人员研制出一种可快速充、放电的超性能铝离子电池,其中Al、C n为电极,由有机阳离子与阴离子(AlC l4-、Al2C l7-)组成的离子液体为电解质。如图为该电池放电过程示意图。下列说法错误的是( ) A.充电时,Al做阴极,C n做阳极 B.充电时,每生成1 mol铝,同时消耗4 mol Al2C l7- C.放电时,电解质中的有机阳离子向铝电极移动 D.放电时,正极反应式为C n[AlCl4]+e-C n+AlC l4- C【微探究】由图示可知,该电池放电时,Al做负极,C n做正极,因此充电时,Al做阴极,C n做阳极,A项正确;充电时,阴极反应式为4Al2C l7-+3e-Al+7AlC l4-,B项正确;放电时,电解质中的有机阳离子向正极(C n电极)方向移动,C项错误;放电时,正极反应式为C n[AlCl4]+e-C n+AlC l4-,D项正确。 4.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700~900 ℃时,O2-可在该固体氧化物电解质中自由移动,反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )
学习液相传质步骤的收获 因为自己对电化学比较感兴趣并且决定要考电化学方向的研究生，所以这学期我选修了《电化学基础》这门课程。在苏老师耐心细致的讲述下，我不仅对以前在物理化学中学过的知识比如说两类电化学装置，极化曲线等有了更深入的理解而且学到了电化学极化以及气体电极过程等新的知识，下面将重点写写我自己对于学习电极过程中液相传质步骤的收获。 一、电极过程的步骤 在电极化中，人们习惯把发生在电极/溶液界面上的电极反应、化学转化和电极附近液层中的传质作用等一系列变化的总和统称为电极过程。电极过程是一种有电子参与的异相氧化还原过程，可看做一个连续的过程，包括以下几个步骤: 1 .反应物离子向电极表面迁移，称之为液相传质步骤。 2. 反应物离子在电极表面附近的液层中进行某种转化，如水化离子脱水在表面附近吸附或发生化学变化，但无电子转移，称为前置的表面转化步骤。 3. 电极/电解液界面上的电荷传递，称之为电化学步骤或电子转移步骤。 4. 反应物在电极表面或附近液层进行某种转化，如表面脱附，称后继的表面转化步骤。 5. 反应物从电极表面向溶液内部迁移，称液相传质步骤或生成新相，如结晶或生成气体。 二、研究液相传质步骤的重要意义 液相传质步骤是整个电极过程中的一个重要环节，因为液相中的反应粒子需要通过液相传质向电极表面不断地输送，而电极反应产物又需通过液相传质过程离开电极表面，只有这样，才能保证电极过程连续地进行下去。在许多情况下，可能成为电极过程的控制步骤，由它来决定整个电极过程动力学的特征。例如，当一个电极体系所通过的电流密度很大、电化学反应速度很快时，电极过程往往由液相传质步骤所控制，或者这时电极过程由液相传质步骤和电化学反应步骤共同控制，但其中液相传质步骤控制占有主要地位。由此可见，研究液相传质步骤动力学的规律具有非常重要的意义。 事实上，电极过程的各个单元步骤是连续进行的，并且存在着相互影响。因此，要想单独研究液相传质步骤，首先要假定电极过程的其他各单元步骤的速度非常快，处于准平衡态，以便使问题的处理得以简化，从而得到单纯由液相传质步骤控制的动力学规律，然后再综合考虑其他单元步骤对它的影响。液相传质动力学，实际上是讨论电极过程中电极表面附近液层中物质浓度变化的速度。这种物质浓度的变化速度，固然与电极反应的速度有关，但如果我们假定电极反应速度很快，即把它当作一个确定的因素来对待，那么这种物质浓度的变化速度就主要取决于液相传质的方式及其速度。因此．我们要先重点研究液相传质的几种方式。 三、液相传质的三种方式 1.电迁移 电极上有电流通过时，溶液中各种离子在电场作用下，均将沿着一定方向移动称为电迁移。溶液中各种离子均在电场下发生电迁移。
污水处理电化学处理技术 高级氧化技术一般针对难降解有机废水，如医药、化工、染料工业废水以及含有难处理的有毒物质物质等。 第一节电化学处理技术 一、基本原理与特点 1. 原理 电化学氧化法主要用于有毒难生物降解有机废水的处理，电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学而得到转化，从而达到削减和去除污染物的目的。根据不同的氧化作用机理，可分为直接电解和间接电解。 1 ) 直接电解 直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除今直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面还原而得以去除，阴极过程主要用于卤代经的还原脱卤和重金属的回收，如卤代有机物的卤素通过阴极还原发生脱卤反应，从而可以提高有机物的可生化性。 直接电解过程伴随着氧气析出，氧的生成使氧化降解有机物的电流效率降低，能秏升高，因此，阳极材料对电解的影响很大。 2 ) 间接电解 间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程（媒介电化学氧化）是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电化学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、H202和O2等氧化有机物的过程，还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，包括溶剂化电子、?HO、?H02/02 等自由基。 2. 电化学水处理技术的特点 1) 电化学方法既可以单独使用，又可以与其他处理方法结合使用，如作为前处理方法，可以提高废水的生物降解性； 2) 一般电化学处理工艺只能针对特定的废水，处理规模小，且处理效率不高； 3)有的电化学水处理工艺需消耗电能，运行成本大。 二、电化学反应器与电极 电化学反应器按反应器的工作方式分类可分为：间歇式、置换流式和连续搅拌箱式电化学反应器。按反应器中工作电极的形状分类可分为二维电极反应器、三维电极反应器。二维电极呈平面或曲面状，电极的形状比较简单，如平板、圆柱电极。电极反应发生于电极表面上，其电极表面积有限，比表面积极小，但电势和电流在表面上分布比较均匀。三维电极的结构复杂，通常是多孔状。电极反应发生于电极内部，整个三维空间都有反应发生。特点是比表面积大，床层结构紧密，但电势和电流分布不均匀。下列出了常见电化学反应器的电极类型。
《电化学工程》教学大纲 课程编号 ： 课程名称 ：电化学工程/ 学时/学分：40/2.5 先修课程 ：物理化学、有机化学、分析化学、电工学等 适用专业 ：化工、制药、生物工程、轻工等 开课学院（部）、系(教研室)：化工系化学工程系工艺研究所 一、课程的性质与任务 应用电化学是将有关电化学原理应用于与实际生产过程相关的领域，这些领域包括：电化学新能源、金属的表面精饰、无机、有机化合物的电解合成、金属的电化学腐蚀及防护、电化学传感器。课程的主要任务就是让学生掌握电化学理论基础知识，了解电化学理论如何应用在上述领域。使学生具备较强的理论基础和综合应用知识的能力。 二、课程的教学内容、基本要求及学时分配 （一）教学内容 1电化学理论基础：电化学体系的基本单元；电化学过程热力学；电极/溶液界面的性能；电极反应动力学；电化学研究方法介绍 2电催化过程：电催化原理；氢电极反应的电催化；氧电极反应的电催化；有机反应的电催化 3化学电源：化学电源的主要性能、选择及应用；一次电池；二次电池；燃料电池。 4金属的表面精饰：金属电沉积和电镀原理；电镀过程；电泳涂装 5电解工业：无机物的电解，工业氯碱工业；水的电解 有机物的电解合成，有机电解合成的发展方向，乙二氰的电解合成 6电化学传感器：控制电位电解型气体传感器；生物电化学传感器 7电化学腐蚀与防护：金属的电化学腐蚀；腐蚀电池；电位-PH图及其在金属防护中的应用；金属的电化学防护方法 （二）基本要求 1电化学理论基础：了解电解池的组成；可逆电化学过程与不可逆电化学过程；双电层理论；金属的零电荷电位；电极反应的种类、机理及影响因素。学会电化学研究的几种基本方法。 2电催化过程：电催化的类型、原理、影响因素及性能评价；氧电极反应的电催化；有机反应的电催化的机理 3化学电源：了解化学电源的主要性能、选择及应用；掌握一次电池；二次电池；燃料电池的机理，了解它们的结构、应用及研究现状。 4金属的表面精饰：掌握金属电沉积和电镀、电泳涂装的原理，了解电镀；电泳涂装工艺过程及相关技术。 5电解工业：掌握工业氯碱工业、水的电解、乙二氰的电解合成几个有代表性的电解工艺和机理。 6电化学传感器：了解控制电位电解型气体传感器；生物电化学传感器的电化学原理及两种传感器的应用。 7电化学腐蚀与防护：了解金属的电化学腐蚀的基本理论和过程，腐蚀倾向判断及电化学防护方法。
电化学——新型化学电源（建议用时：120 min）1、【2019·全国卷Ⅰ】利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV+2/MV+ 在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（ B ） A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能 B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应：H2+ 2MV+2=== 2H++ 2MV+ C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3 D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【第1题】【第2题】 2、【2018·全国卷Ⅱ】我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na–CO2二次电池。将 NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+ 4Na2Na2CO3+ C。下列说法错误的是（ D ） A．放电时，ClO- 向负极移动 4 B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2 C．放电时，正极反应为：3CO2+ 4-e=== 2CO-23+ C D．充电时，正极反应为：Na++-e=== Na 3、【2017·海南高考】一种电化学制备NH3的装置如图所示，图中陶瓷在高温时可以传输 H+。下列叙述错误的是（ A ） A．Pd电极b为阴极B．阴极的反应式为：N2+ 6H++ 6-e=== 2NH3 C．H+由阳极向阴极迁移D．陶瓷可以隔离N2和H2 【第3题】【第4题】
4、【2018·全国卷Ⅲ】一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O 2与Li +在多孔 碳材料电极处生成Li 2O 2－x （x ＝0或1）。下列说法正确的是（ D ） A ．放电时，多孔碳材料电极为负极 B ．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C ．充电时，电解质溶液中Li +向多孔碳材料区迁移 D ．充电时，电池总反应为：Li 2O 2－x === 2Li + ??? ?1-x 2 O 2 5、环境监察局常用“定电位”NO x 传感器来监测化工厂尾气中的氮氧化物是否达到排放标 准，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是（ D ） A ．“对电极”是负极 B ．“工作电极”上发生的电极反应为：NO 2 + 2H + + 2-e === NO + H 2O C ．传感器工作时，H +由“对电极”移向“工作电极” D ．“工作电极”的材料可能为活泼金属锌 【第5题】 【第6题】 6、尿素[CO(NH 2)2]与NO 在碱性条件下可形成燃料电池，如图所示，反应的方程式为： 2CO(NH 2)2 + 6NO + 4NaOH === 5N 2 + 2Na 2CO 3 + 6H 2O 。下列说法正确的是（ D ） A ．甲电极为电池的负极，发生还原反应 B ．电子流向：甲电极→负载→乙电极→溶液→甲电极 C ．一段时间后，乙电极周围溶液酸性增强 D ．甲电极的反应式为：CO(NH 2)2 - 4-e + 8OH - === CO - 23 + N 2↑+ 6H 2O 7、【2019·山东八校联考】熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600～700 ℃），具有效率 高、噪声低、无污染等优点。熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正 确的是（ B ） A ．电池工作时，熔融碳酸盐只起到导电的作用 B ．负极反应式为：H 2 - 2-e + CO - 23 === CO 2 + H 2O C ．电子流向：电极a →负载→电极b →熔融碳酸盐→电极a D ．电池工作时，外电路中通过0.2 mol 电子，消耗3.2 g O 2
污水处理电化学处理技术Last revision on 21 December 2020
污水处理电化学处理技术高级氧化技术一般针对难降解有机废水，如医药、化工、染料工业废水以及含有难处理的有毒物质物质等。 第一节电化学处理技术 一、基本原理与特点 1. 原理 电化学氧化法主要用于有毒难生物降解有机废水的处理，电化学水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学而得到转化，从而达到削减和去除污染物的目的。根据不同的氧化作用机理，可分为直接电解和间接电解。 1 ) 直接电解 直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除今直接电解可分为阳极过程和阴极过程。阳极过程就是污染物在阳极表面氧化而转化成毒性较小的物质或易生物降解的物质，甚至发生有机物无机化，从而达到削减、去除污染物的目的。阴极过程就是污染物在阴极表面还原而得以去除，阴极过程主要用于卤代经的还原脱卤和重金属的回收，如卤代有机物的卤素通过阴极还原发生脱卤反应，从而可以提高有机物的可生化性。 直接电解过程伴随着氧气析出，氧的生成使氧化降解有机物的电流效率降低，能秏升高，因此，阳极材料对电解的影响很大。 2 ) 间接电解 间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性小的物质。间接电解分为可逆过程和不可逆过程。可逆过程（媒介电化学氧化）是指氧化还原物在电解过程中可电化学再生和循环使用。不可逆过程是指利用不可逆电
化学反应产生的物质，如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、H202和 O2等氧化有机物的过程，还可以利用电化学反应产生强氧化性的中间体，包括溶剂化电子、HO、 H02/02 等自由基。 2. 电化学水处理技术的特点 1) 电化学方法既可以单独使用，又可以与其他处理方法结合使用，如作为前处理方法，可以提高废水的生物降解性； 2) 一般电化学处理工艺只能针对特定的废水，处理规模小，且处理效率不高； 3)有的电化学水处理工艺需消耗电能，运行成本大。 二、电化学反应器与电极 电化学反应器按反应器的工作方式分类可分为：间歇式、置换流式和连续搅拌箱式电化学反应器。按反应器中工作电极的形状分类可分为二维电极反应器、三维电极反应器。二维电极呈平面或曲面状，电极的形状比较简单，如平板、圆柱电极。电极反应发生于电极表面上，其电极表面积有限，比表面积极小，但电势和电流在表面上分布比较均匀。三维电极的结构复杂，通常是多孔状。电极反应发生于电极内部，整个三维空间都有反应发生。特点是比表面积大，床层结构紧密，但电势和电流分布不均匀。下列出了常见电化学反应器的电极类型。 常见电化学反应器的电极类型 三、电化学处理技术在废水处理中的应用 （一）微电解 1. 原理 微电解技术是目前处理高浓度有机废水的一种理想工艺，又称内电解法，它是在不通电的情况下，利用填充在废水中的微电解材料自身产生的电位差对废水进行电解处
电化学极化和浓差极化的动力学研究 摘要：电极过程的进行速度在金属保护、腐蚀分析等电化学实践领域有重要应用，加深对它的理解很有必要。电极反应速度由控制步骤，即速度最慢的单元步骤决定。本文讨论了电化学反应和液相传质这两个单元步骤的动力学规律，以及当整个电极反应由电化学极化控制、浓差极化或者是两类极化共存时的极化规律。 关键词：控制步骤；电化学极化；浓差极化；过电位；极化电流 引言 电极过程是由一系列性质不同的单元步骤串联组成的复杂过程，一般有液相传质、前置转化、电化学反应、随后转化和反应后的液相传质五个步骤。每一步骤都有不同的特性，步骤的反应速度取决于其活化能，当某一步骤的速度远远小于其他步骤，则整个电极反应速度等于这个最慢步骤，一般称之为控制步骤。文献指出，只要整个反应中有一个步骤的活化能比其余高出8~10KJ/mol以上，则能成为控制步骤；而当两个单元步骤的活化能相差不到4KJ/mol时，它们的反应速度相差不到5倍，则可能同时成为控制步骤，称为混合控制。混合控制的规律比较复杂，但仍会有一个控制步骤起较主要的作用。因此研究控制步骤的规律对于了解整个电极反应的速度规律，以及控制电极反应的速度和反应进行的方向均有重要意义。本文中主要讨论的是电化学反应步骤和液相传质步骤的动力学规律，并讨论当其成为控制步骤时的极化规律。 电化学反应步骤指反应物质在电极/溶液界面得失电子，从而发生还原或氧化反应的过程。这一单元步骤包括了化学反应和电荷传递两步，是整个电极过程的核心步骤。当电化学反应步骤成为电极过程的控制步骤时，电极反应的速度就取决于电化学反应步骤。电极过程最重要特征之一就是由于电子参与反应，电极电位的改变将对反应速度将从热力学和动力学两个方面产生影响，因此讨论电化学反应步骤时先从电极电位的影响谈起。 由于液相中的反应粒子需要通过传质过程输送至电极表面，反应产物也需要
苏州大学研究生考试答卷封面 考试科目：仪器分析考试得分：________________院别：材料与化学化工学部专业：分析化学 学生姓名：饶海英学号： 033 授课教师： 考试日期： 2012 年 1 月 10 日
电化学传感器的应用研究 摘要：随着电分析技术的发展，电化学传感技术越来越成为生命科学、临床诊断和药学研究的重要手段之一。本文主要介绍了电化学发光免疫传感器，电化学DNA 传感器、电化学氧传感器、纳米材料电化学传感器的基本概念、原理，以及这些传感器在各领域的应用。 关键词:电化学传感器免疫传感器传感器 电化学传感技术的核心是传感器。传感器能感受(或响应)规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件和产生可用信号输出的转换元件以及相应的电子线路所组成，是将一种信息能转换成可测量信号(一般指电学信号)的器件。传感器可分为物理传感器、化学传感器和生物传感器三大类。本文以化学传感器尤其是电化学传感器进行研究。 电致化学发光(Electrogenerated chemiluminescence)，也称电化学发光(Electrochemiluminescence)，简称ECL，是通过电极对含有化学发光物质的体系施加一定的电压或通过一定的电流，电极氧化还原产物之间或电极氧化还原产物与体系其它共存物质之间发生化学反应并生成某种不稳定的中间态物质，该物质分解而产生的化学发光现象。电致化学发光技术是电化学与化学发光相结合的检测技术，该技术既集成了发光与电化学分析技术的优点，又具有二者结合产生的可控性、选择性、重现性好、灵敏度高、检测限低及动力学响应范围宽等新优势[ 1~3 ]。 电化学传感器可分为以下几个类型。①吸附型：通过吸附方式将修饰物质结合在电极表面得到的修饰电极为吸附型化学修饰电极。可以制备单分子层和多分子层。根据吸附作用力的不同，又可分为平衡吸附型、静电吸附型、LB膜型、SA 膜型、涂层型。②共价键合型：在电极的表面通过键合反应把预定功能团接在电极表面而得到的化学修饰电极为共价型化学修饰电极。常用基体电极有碳电极、玻碳电极、金属和金属氧化物电极。③聚合物型：利用聚合反应在电极表面形成修饰膜的电极。制备方式有氧化还原沉积、有机硅烷缩合、等离子聚合、电化学聚合等。④其他类型：无机物修饰电极，如普鲁士蓝修饰电极、粘土修饰电极、
能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发，和如何更高效的利用能源。 能源与动力工程致力于传统能源的利用及新能源的开发，和如何更高效的利用能源。能源既包括水、煤、石油等传统能源，也包括核能、风能、生物能等新能源，以及未来将广泛应用的氢能。动力方面则包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷及相关测试技术。2012年教育部新版高校本科专业目录中调整热能与动力工程为能源与动力工程。 这个行业可以说一直都是个热门行业。 1、目前来说火力发电依然是发电形式的主流，安全高效，虽污染环境但不会形成洪涝灾害，亦无辐射污染； 2、工业生产三要素：水、电、气。热能与动力工程可以说是必需的行业。 3、目前，国家紧跟世界形式。慢慢从“能否用”转变为“更好的使用”在这个转向智能化的时代里，相信你只要付出努力，必有一番建树 二级学科 编辑 考虑学生在宽厚基础上的专业发展，将热能与动力工程专业分成以下四个专业方向： （1）以热能转换与利用系统为主的热能动力工程及控制方向(含能源环境工程、新能源开发和研究方向)； （2）以内燃机及其驱动系统为主的热力发动机及汽车工程，船舶动力方向； （3）以电能转换为机械功为主的流体机械与制冷低温工程方向； （4）以机械功转换为电能为主的火力火电和水利水电动力工程方向。 即工程热物理过程及其自动控制、动力机械及其自动化、流体机械及其自动控制、电厂热能工程及其自动化四个二级学科。 能源与动力工程专业培养要求 编辑 该专业学生主要学习动力工程及工程热物理的基础理论，学习各种能量转换及有效利用的理论和技术，受到现代动力工程师的基本训练，具有进行动力机械与热工设备设计、运行、实验研究的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1.具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； 2.较系统地掌握该专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括工程力学、机械学、工程热物理、流体力学、电工与电子学、控制理论、市场经济及企业管理等基础知识； 3.获得该专业领域的工程实践训练，具有较强的计算机和外语应用能力； 4.具有该专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿及发展趋势； 5.具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 能源与动力工程专业培养目标 编辑 该专业主要培养能源转换与利用和热力环境保护领域具有扎实的理论基础，较强的实践、适应和创新能力，较高的道德素质和文化素质的高级人才，以满足社会对该能源动力学科领域的科研、设计、教学、工程技术、经营管理等各方面的人才需求。学生应具备宽广的自然科学、人文和社会科学知识，热学、力学、电学、机械、自动控制、系统工程等宽厚理论基础、热能动力工程专业知识和实践能力，掌握计算机应用与自动控制技术方面的知识。毕业生能从事能源与动力工程及相关方面的研究、教学、开发、制造、安装、检修、策划、管理和营销等工作。也可在该专业或其它相关专业继续深造，攻读硕士、博士学位。 能源与动力工程专业主干学科
8种电化学水处理方法 电化学水处理- 世间万物，都是有一利就有一弊。社会的进步和人们生活水平的提高，也不可避免地对环境产生污染。废水就是其中之一。随着石化、印染、造纸、农药、医药卫生、冶金、食品等行业的迅速发展，世界各国的废水排放总量急剧增加，且由于废水中含有较多的高浓度、高毒性、高盐度、高色度的成分，使其难以降解和处理，往往会造成非常严重的水环境污染。 为了处理每天大量排出的工业废水，人们也是蛮拼的。物、化、生齐用，力、声、光、电、磁结合。今天笔者为您总结用电’ 来处理废水的电化学水处理技术。 电化学水处理技术，是指在电极或外加电场的作用下，在特定的电化学反应器内，通过一定的化学反应、电化学过程或物理过程，对废水中的污染物进行降解的过程。电化学系统设备相对简单，占地面积小，操作维护费用较低，能有效避免二次污染，而且反应可控程度高，便于实现工业自动化，被称为环境友好’ 技术。 电化学水处理的发展历程 1799 年 Valta制成Cu-Zn原电池，这是世界上第一个将化学能转化为电能的化学电源 1833 年 建立电流和化学反应关系的法拉第定律。 19世纪70年代 Helmholtz提出双电层概念。任何两个不同的物相接触都会在两相间产生电势，这是因电荷分离引起的。两相各有过剩的电荷，电量相等，正负号相反，相互吸引，形成双电层。 1887 年 Arrhenius提出电离学说。 1889 年 Nernst提出电极电位与电极反应组分浓度关系的能斯特方程。 1903 年 Morse 和Pierce 把两根电极分别置于透析袋内部和外部溶液中，发现带电杂质能迅速地从凝胶中除去。 1905年 提出Tafel 公式，揭示电流密度和氢过电位之间的关系。 1906年
1.什么是电池的循环寿命？ 指在二次电池报废之前，在一定放电条件下，电池经历充放电循环的次数，循环寿命越长，电池的可逆性能就越好。使用寿命：在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。贮存寿命：指电池性能或电池容量降低到额定指标以下时的贮存时间。 2.什么是容量效率？ A.容量效率：蓄电池放电输出的电量和充电至原始状态时所需的电量之比。 B.伏特效率：蓄电池放电和充电过程的工作电压之比。 C.指容量效率和伏特效率的乘积，它是评价电池能量瞬时和极化行为的综合指标。 3.按使用的电解液分，一次电池分为哪些类别？ 可分为碱或酸性电池，盐类电解质电池，有机电解质溶液电池和固体电解质电池。 4.什么是容量效率？ 蓄电池放电输出的电量和充电至原始状态时所需电量的比。 5.对于镍氢电池，过充产生的气体怎样去除？生产中采用什么样的方法？ A.负极容量比正极容量大，过充电时，正极产生的氧气在贮氢负极上还原。 B.生产中一般采用负极过量的办法，过充电时，正极产生的氧气经过扩散在负极重新化合成水，这样既保持了电池内压的恒定同时使电解液浓度保持不大变化。 6.燃料电池的原理是什么？试以质子交换膜燃料电池进行说明。 在原理上相当于水电解的逆装置，其单电池有阳极阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜为电解液当电池工作时，膜电极内发生下列过程a.反应气体在扩散层内扩散b.反应气体在催化层内被催化剂吸附并发生电催化反应 c.阳极生产的质子在固体电解质内传递到对侧，电子经外电路到达阴极。阳极：H2→ 2H+ + 2e .阴极：1/2O2 + 2H++ 2e → H2O 7.什么是电镀？ 金属电沉积过程的一种，它是由改变固体表面特性从而改善外观，提高腐蚀性、抗摩性，增强硬度，提供特殊的光电磁热等表面性质的金属电沉积过程。 8.在电镀的过程中，为什么要增大阴极极化，途径有哪些？ 对镀层的质量起着十分重要的作用。在极化很小的电镀液中镀出的镀层是十分粗糙的，甚至会出现海绵状，只有当阴极极化较大时才能镀出优质的镀层。在电沉积过程中，主要靠提高阴极极化的办法来实现结晶细密的目的。阴极极化程度大，相对而言，电沉积的晶核形成速度要比晶核生成速度快，镀层晶粒就细。 (1)提高阴极电流密度(2)络合剂和添加剂
上海交通大学822电路基本理论考研资料(最全) (2010-03-26 10:06:36) 转载 标签： 教育 上海交通大学考研资料包含： （1）上海交通大学考研真题， （2）上海交通大学本科期末试卷 （3）上海交通大学专业课PPT （4）上海交通大学专业课内部习题集 （5）上海交通大学专业课笔记等 （6）上海交通大学复试资料等其他综合资料 （7）可以介绍学姐学哥等认识，借鉴别人的路，走好自己的路 补充说明 （1）1981 1983 1987 1988 电路基本理论（有答案） （2）上海交通大学本科基本电路理论试卷1995--2008（有答案） （3）上海交通大学研究生入学考试基本电路理论试卷1995--2008 （有答案）（4）模拟题三套 三份答案，其中一份为（陈洪亮老师的标准答案） 必备参考书：（电子参考书） 《电路基础试题集解与考研指南》作者:陈洪亮等编 《电路理论》陈洪亮、张峰、田社平主编，高等教育出版社2007， 《电路实验教程》张峰、吴月梅、李丹主编，高等教育出版社2008 《电路基础教学指导书》作者:陈洪亮，赵艾萍，田社平著出版社: 高等教育出版社出版日期:2008 （配套书） 电子参考书： 《电路基础西北工大·第3版导教·导学·导考》作者:范世贵，王崇斌编著西北工业大学出版社 , 2007
《电路基础》作者:范世贵主编；王淑敏，段哲民，范世贵编者西北工业大学出版社 , 2007 《电路基础常见题型解析及模拟题》作者:王淑敏主编；段哲民，王淑敏编著《电路典型题解》向国菊孙鲁扬孙勤编清华大学出版社 《电路基础》作者:上海交通大学电工原理教研组编页数:434 （经典资料） 代办试卷复印事项： 试卷是5元/份，试卷均来自图书馆 632法理学 《法理学》（21世纪法律教育互动教材——基础课系列）郑成良主编清华大学出版社，2008年 801船舶结构力学 《船舶结构力学》陈铁云、陈伯真主编上海交大出版社 802理论力学 《理论力学》刘延柱高教出版社，《理论力学》洪嘉振高教出版社 804材料力学 材料力学》（第一版）单辉祖编高等教育出版社1999 或高教出版社《材料力学》孙国钧、赵社戌编交大出版社，《材料力学》金忠谋等编机械工业出版社 809机械原理与设计 《机械原理》邹慧君、张春林、李杞仪主编（第二版）高教出版社 2006;《机械设计及理论》李柱国、许敏主编科学出版社 2003 810传热学 《传热学》第二版或第三版杨世铭编高等教育出版社 811质量管理学 《质量管理学》伍爱编暨南大学出版社 813工程热力学 《工程热力学》沈维道童钧耕第四版高教出版社；《工程热力学学习辅导与
应用电化学 (Applied Electrochemistry) 目的和要求 应用电化学是为化学专业本科生开设的一门选修课. 它主要讲授应用电化学的三个重要分支学科: 金属电沉积, 化学电源, 腐蚀电化学. 希望通过本科程的讲授, 让学生对与人类生活密切相关的若干应用电化学生产过程的基本原理和应用范围有一定的了解和掌握. 课程以介绍各个相关应用电化学工业过程的基本原理和研究方法为主, 也兼顾介绍一些生产工艺和发展方向等. 本课程也可作为材料化学及化学工程专业本科生的选修课. 基本内容及学时分配 第一章应用电化学简介 (1学时) 1.1应用电化学(电化学工程与技术)的研究内容及其发展状况 1.2本课程内容简介 第二章化学电源概论 (1.5学时) 2.1 化学电源概论 化学电源与物理电源 ---- 能量储存与转化装置 2.2电池的分类及组成 (按工作原理分:原电池、蓄电池、储备电池及燃料电池等) 2.3 电池的性能参数及影响因素 电池电压、容量及效率 电池及其材料的比较特性 (要求掌握原理及计算方法) 2.4 化学电源研究及生产的现状与发展趋势 第三章一次电池(原电池)( 3学时) 3.1 一次电池概论 3.2 普通锌锰电池及碱性锌锰电池
3.3 银锌电池及汞氧化物锌电池 3.4 一次锂电池 3.4.1 正极材料 3.4.2 锂负极材料 3.4.3 电解质溶液 具体电池体系涵盖: Li/MnO2, Li/(CF)n, Li/LiClO4, PC/Ag2CrO4 3.5 金属-空气电池 3.5.1锌空电池 3.5.2 铝空电池 第四章二次电池(蓄电池) (3学时) 4.1 二次电池概论 4.2 铅酸蓄电池 4.3 碱性蓄电池 4.3.1 镉镍电池 4.3.2 金属氢化物(氢)镍电池 4.3.3 锌镍电池 4.3.4 其他碱性蓄电池 4.4 锂蓄电池 4.5 锂离子电池 原理简介 电极材料及电解质 第五章燃料电池 (2学时) 5.1 燃料电池概述 基本原理及应用范围 5.2 碱性燃料电池(AFC)
电化学发展史 作者：李京遥 院系：测绘学院 专业：测绘工程 年级：测绘1304 学号：311305010414 日期：2014年12月12日
摘要： 电化学是物理化学的一个重要组成部分，它不仅与无机化学、有机化学、分析化学和化学工程等学科相关，还渗透到环境科学、能源科学、生物学和金属工业等领域。 电化学作为化学的分支之一，是研究两类导体（电子导体，如金属或半导体，以及离子导体，如电解质溶液）形成的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。 关键词：电化学的产生、电化学的发展、电化学的前景 一、16-17世纪：早期的相关研究 公元16世纪标志着对于电认知的开始。在16世纪50年代，英国科学家William Gilbert （威廉·吉尔伯特，1540-1605）花了17年时间进行磁学方面的试验，也或多或少地进行了一些电学方面的研究。吉尔伯特由于在磁学方面的开创性研究而被称为“磁学之父”，他的磁学研究为电磁学的产生和发展创造了条件。 吉尔伯特按照马里古特的办法，制成球状磁石，取名为“小地球”，在球面上用罗盘针和粉笔划出了磁子午线。他证明诺曼所发现的下倾现象也在这种球状磁石上表现出来，在球面上罗盘磁针也会下倾。他还证明表面不规则的磁石球，其磁子午线也是不规则的，由此认为罗盘针在地球上和正北方的偏离是由陆地所致。他发现两极装上铁帽的磁石，磁力大大增加，他还研究了某一给定的铁块同磁石的大小和它的吸引力的关系，发现这是一种正比关系。吉尔伯特根据他所发现的这些磁力现象，建立了一个理论体系。他设想整个地球是一块巨大的磁石，上面为一层水、岩石和泥土覆盖着。他认为磁石的磁力会产生运动和变化。他认为地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体。在吉尔伯特看来，引力无非就是磁力。吉尔伯特关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。在电磁学中，磁通势单位的吉伯（gilbert）就是以他的名字命名，以纪念他的贡献。 1663年，德国物理学家Otto von Guericke（奥托·冯·格里克1602-1686）发明了第一台静电起电机。这台机器由球形玻璃罩中的巨大硫磺球和转动硫磺球用的曲轴组成的。当摇动曲轴来转动球体的时候，衬垫与硫磺球发生摩擦产生静电。这个球体可以拆卸并可以用作电学试验的来源。 二、18世纪：电化学的诞生 在18世纪中叶，法国化学家夏尔·杜菲发现了两种不同的静电，他将两者分别命名为“玻璃电”和“松香电”，同种相互排斥而不同种相互吸引。杜菲因此认为电由两种不同液体组成：正电“vitreous”（玻璃），以及负电“resinous”（树脂），这便是电的双液体理论，这个理论在18世纪晚期被本杰明·富兰克林的单液体理论所否定。 1781年，法国物理学家Charles Augustin de Coulomb (夏尔·奥古斯丁·库仑1736-1806)在试图研究由英国科学家Joseph Priestley (约瑟夫·普利斯特里1733－1804)提出的电荷相斥法则的过程中发展了静电相吸的法则。 1771年，意大利生理学家、解剖学家Luigi Galvani(路易吉·伽伐尼1737-1798)发现蛙腿
本文由heshuquan_0贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 电化学技术在新能源研发中的应用 陆天虹 中国科学院长春应用化学研究所南京师范大学化学与环境科学学院 一.能源的概况 1.能源的重要性 1.能源的重要性 自古以来,人类就为改善生存条件和促进社会经济的发展而不停地进行奋斗.在这一过程中,能源一直扮演着重要的角色. 从世界经济发展的历史和现状来看,能源问题已成为社会经济发展中一个具有战略意义的问题,能源的消耗水平已成为衡量一个国家国民经济发展和人民生活水平的重要标志,能源问题对社会经济发展起着决定性的作用. 2.能源的种类 2.能源的种类 大自然赋予人类的能源是多种多样的,一般可分为常规能源和新能源两大类.常规能源包括煤炭,石油, 天然气和水能,而新能源有生物质能,核能,风能,地热能,海洋能, 太阳能和氢能等.其中煤炭,石油, 天然气被成为化石能源,水能,生物质能,风能,太阳能和氢能等是可再生能源. 3.化石能源的问题 (1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础,是国民经济发展的命脉,但目前主要使用的化石能源的储量不多. 据2002年世界探明的化石能源的储量和使用量统计,世界上煤,石油和天然气的储 采比分别为204,40和60年,中国的情况更为严峻,据2002年统计,中国煤, 石油和天然气的储采比只有82,15和46 年.这表明在人类历史的长河中,只有很短的 一段时间能使用化石能源. 随着我国经济的持续高速增长,对能源的需求也持续攀升.我国一次能源消费总量从1978年的5.3亿吨标准煤,上升到2002年的14.3亿吨.据估计,我国在2004,2020和2050年的石油消费量达3, 4.5和6亿吨,其中进口量分别为1,2.7 和4亿吨.4亿吨的进口量相当于目前美国的石油进口量,这不但会制约我国经济的可持续发展,而且对国家的安全也十分不利. (2)化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料造成严重环境污染和气候异常化石燃料的使用引起的环境污染,排放的 CO2会造成温室效应,使全球气候变暖.有关机构已向联合国发出警告,如再不对CO2 的排放采取严厉措施,在10年内,世界的气候将产生不可逆转的变化.我国的环境污染问题更是日趋严重,目前,我国CO2排放量占世界总排放量的14%,在美国之后位居第二,估计到2025年,将位居第一. 在本世纪初联合国关于环境污染的调查中, 发现在世界上十个环境污染最严重的城市中,七个在中国.它们是太原,北京,乌鲁木齐,兰州,重庆,济南和石家庄. 4. 21世纪世界能源发展趋势世纪世界能源发展趋势 (1)节能技术将备受重视节能技术将备受重视节能就是提高能源利用率,减少能源的浪费. 目前节能技术水平已是一个国家能源利用情况的综合性指标,也是一个国家总体科学技术水平的重要标志.许多研究报告指出,依靠节能可以将能源需
新型石墨烯纳米材料的合成在电化学中的应用 石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料。自从2004年发现以来石墨烯以其独特的电学、力学、热学和光学等性能,引起了人们的极大关注,在复合材料、纳米器件及能量储存等方面有着广泛的应用前景。本论文以石墨烯的不同修饰电极为研究对象,探讨其在电化学方面的应用。本论文得到的主要结果如下: 1.用化学氧化法将碳纳米管解开制备氧化石墨烯,然后分别通过化学还原和电化学还原方法得到石墨烯材料,并用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量散射谱(EDS)、X射线衍射谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(Raman)等手段对其形貌、结构进行了表征。 2.以铁氰化钾、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、抗坏血酸、过氧化氢、氧气、多巴胺和尿酸等物质为探针分子,研究了氧化石墨烯、化学还原石墨烯和电化学还原石墨烯的电化学性能。结果发现,与裸玻碳电极相比,石墨烯材料表现出了更好的电子转移性能和电催化性能,使测定物的过电位大大降低。其中电化学催化能力由强至弱的排列顺序为:电化学还原石墨烯>化学还原石墨烯>氧化石墨烯。 3.用循环伏安法在氧化石墨烯修饰电极上制备了钯/石墨烯复合纳米材料,SEM和EDS研究表明钯纳米粒子成功地负载在石墨烯上。借助氢键和静电相互作用,氧化石墨烯和钯纳米粒子可以有序组装在玻碳电极上,从而制备出钯/石墨烯复合纳米材料修饰电极。 4.以铁氰化钾、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、抗坏血酸、过氧化氢、氧气、多巴胺和尿酸为探针分子,通过电化学阻抗(EIS)、循环伏安(CV)、计时电流(CA)和示差脉冲(DVP)等方法研究了钯/石墨烯复合纳米材料修饰电极的电化学行为。结果发现,在石墨烯和钯的共同促进作用下,钯/石墨烯复合纳米材料修饰电极在铁氰化钾溶液里表现出更快的电子转移能力,对烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、抗坏血酸的氧化,过氧化氢、氧气的还原反应都有很高的电催化活性。该复合纳米材料同时对抗坏血酸、多巴胺、尿酸拥有较好的催化效果,而且三者不相互干扰。我们也研究了甲醇在钯/石墨烯复合纳米材料修饰电极上的电催化氧化行为,其性能良好,有望应用在燃料电池中。 本论文对石墨烯在生物传感器中的应用进行了基础性的研究。主要包括三部分内容:辣根过氧化物酶修饰石墨烯电极对H2O2的电催化研究;基于石墨烯负载纳米铂的葡萄糖生物传感器;MB/RG、MB/GO复合材料修饰电极对NADH的电催化研究。 具体的研究工作主要集中在以下几部分: （1）利用辣根过氧化物酶能够在石墨烯电极上实现直接电子转移的性质,组装了一种用电聚合吡咯的方法把HRP固定在石墨烯电极上的新的过氧化氢生物传感器。研究了此传感器对过氧化氢的电催化行为和分析测定。 （2）将石墨烯作为催化剂载体制备了新型的葡萄糖生物传感器。具体方法是先通过化学还原法将氯铂酸和石墨氧化物同时还原得到Pt/RG的混合物,将铂有效地固定在石墨烯载体上,之后制备了Pt/RG/GCE电极,并对此生物传感器的催化性能进行研究。接着用电聚合的