【正文】 冶金原理精品課程 電能效率 （ 2213） （ 2214） （ 2215） 冶金原理精品課程 下一章 （ 2216） 冶金原理精品課程 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH 。 h 析出的物量，g Al Bi Fe Au Cd Co Mg Mn Cu Ni Sn Pb Ag Cr Zn 3 3 2 3 1 3 2 2 2 2 1 2 2 2 4 2 1 3 6 2 0 表 226 某些金屬的電化當(dāng)量 冶金原理精品課程 ? 如前分析，為了提高電流效率，應(yīng)盡可能地控制或減少副反應(yīng)的發(fā)生，防止短路、斷路和漏電。 表 10 6 為某金屬的電化當(dāng)量。 (A 如前所述 ， 電流效率通常是指陰極電流效率 ， 因?yàn)殛帢O沉積物是主要的生產(chǎn)成品 。 一般說(shuō)來(lái) ， 在可溶性陽(yáng)極的電解過(guò)程中 ， 陽(yáng)極電流效率稍高于陰極電流效率 。這種差別對(duì)可溶性陽(yáng)極電解有一定的意義 。 在工業(yè)生產(chǎn)條件下 ， 水溶液電解質(zhì)電解的電流效率通常只有 90～ 95%， 有時(shí)甚至還要低 ， 只有在實(shí)驗(yàn)室條件下 （ 庫(kù)侖計(jì) ） 才有可能達(dá)到 100%。 冶金原理精品課程 氧化溶解以及電路上有短路與漏電等現(xiàn)象發(fā)生，致使通入的電量未能全部用于析出主體金屬。但實(shí)際上 ， 析出 mol物質(zhì)所需要通過(guò)電解液的電量往往大于 96500C。 （ 2210） （ 2211） 冶金原理精品課程 至于槽電壓的組成部分接觸電壓降 ， 通常不是用公式進(jìn)行計(jì)算 ， 而是取以下各個(gè)數(shù)值：陽(yáng)極上的電壓降可取 ， 接觸上的電壓降可取 ， 陰極棒中的電壓降可取 ， 而槽幫導(dǎo)電板的電壓降是 ，陽(yáng)極泥中的電壓降可取等于電解液歐姆電壓降的 25～35%。 m 2； rr—— 比電阻，cmW； l—— 極距，㎝。 電解液的歐姆電壓降，無(wú)論是在電解沉積或者是在電解精煉中都是槽電壓 的組成部分，它與電解液的比電阻、電流密度、陰極到陽(yáng)極的距離（即極距）、兩極之間的電解液層的縱截面積以及電解液的溫度等因素有關(guān)。 m 2 石墨 Au Cu Ag 光滑 Pt 鉑黑 Pt 光滑 Ni 海綿 Ni 10 50 100 200 500 1000 2023 5000 10000 15000 0 ． 525 0 ． 705 0 ． 896 0 ． 963 — 1 ． 091 1 ． 142 1 ． 186 1 ． 240 1 ． 282 0 ． 673 0 ． 927 0 ． 963 0 ． 996 1 ． 064 1 ． 224 — 1 ． 527 1 ． 63 1 ． 68 0 ． 442 0 ． 546 0 ． 580 0 ． 605 0 ． 637 0 ． 660 0 ． 687 0 ． 735 0 ． 793 0 ． 836 0 ． 58 0 ． 674 0 ． 729 0 ． 813 0 ． 912 0 ． 984 1 ． 038 1 ． 080 1 ． 131 1 ． 14 0 ． 721 0 ． 80 0 ． 85 0 ． 92 1 ． 16 1 ． 28 1 ． 34 1 ． 43 1 ． 49 1 ． 38 0 ． 398 0 ． 480 0 ． 521 0 ． 561 0 ． 605 0 ． 638 — 0 ． 705 0 ． 766 0 ． 786 0 ． 353 0 ． 461 0 ． 519 — 0 ． 670 0 ． 726 0 ． 775 0 ． 821 0 ． 853 0 ． 871 0 ． 414 0 ． 511 0 ． 563 — 0 ． 653 0 ． 687 0 ． 714 0 ． 740 0 ． 762 0 ． 759 表 225 298K時(shí)氧在不同電極材料上的超電位與電流密度的關(guān)系 冶金原理精品課程 第五節(jié) 槽電壓、電流效率和電能效率 一 、 槽電壓 對(duì)一個(gè)電解槽來(lái)說(shuō) ， 為使電解反應(yīng)能夠進(jìn)行所必須外加的電壓稱(chēng)為槽電壓 。 m 2 鉛 銀為 分?jǐn)?shù)的鉛銀合金 50 100 200 400 600 1000 2023 3000 4000 5000 1 ． 99 2 ． 02 2 ． 04 2 ． 07 2 ． 09 2 ． 1 2 2 ． 15 2 ． 18 2 ． 23 2 ． 27 1 ． 90 1 ． 95 1 ． 98 2 ． 01 2 ． 02 2 ． 05 2 ． 09 2 ． 12 2 ． 18 2 ． 20 1 ． 83 1 ． 86 1 ． 90 1 ． 95 1 ． 96 1 ． 98 2 ． 01 2 ． 03 2 ． 06 2 ． 09 1 ． 91 1 ． 94 1 ． 99 2 ． 02 2 ． 03 2 ． 05 2 ． 10 2 ． 15 — 2 ． 19 1 ． 86 1 ． 89 1 ． 92 1 ． 96 1 ． 97 2 ． 00 2 ． 05 2 ． 09 — 2 ． 17 1 ． 82 1 ． 85 1 ． 88 1 ． 90 1 ． 92 1 ． 94 1 ． 96 1 ． 96 — 1 ． 99 表 224 鉛與鉛銀合金陽(yáng)極的電位（伏）與電流密度和溫度的關(guān)系 冶金原理精品課程 氧在陽(yáng)極上的析出 ， 通常認(rèn)為是由于氫氧離子按下列反應(yīng)放電： 4OH－ － 4e= 2H2O+ O2 這一反應(yīng)在每升含 ，當(dāng)硫酸濃度增大到每升為 ～ ， 陽(yáng)極上便開(kāi)始 SO42的放電 ， 并可能有 S2O82生成 ， 如下列反應(yīng)式所示： 2SO42－ 2e=S2O82 有關(guān)氧在各種陽(yáng)極材料上析出的超電位列于表105中 ， 以供參考和使用 。 鉛銀陽(yáng)極的電位稍低于鉛陽(yáng)極的電位 （ 視條件而定 ， 差額在 ～ ） ， 這是由于氧在鉛銀陽(yáng)極上的超電位較低的緣故 。 冶金原理精品課程 表 224所列為利用已預(yù)先在每升含 1mol，H2SO4溶液中進(jìn)行陽(yáng)極極化并已覆蓋著二氧化鉛膜的鉛和鉛銀合金陽(yáng)極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定出的陽(yáng)極電位數(shù)據(jù) 。研究氧的超電位現(xiàn)象最大的障礙是氧的電極平衡電位的不可重現(xiàn)性，這樣就阻礙了氧超電位的測(cè)定。 下面討論氧在鉛或鉛銀合金陽(yáng)極上的析出問(wèn)題 。 冶金原理精品課程 生產(chǎn)實(shí)踐表明 ， 鉛陽(yáng)極的穩(wěn)定性較差 ， 從而要求尋找更為穩(wěn)定的陽(yáng)極材料 ， 其中包括鉛基合金 。 這是由于二氧化鉛的多孔性 ， 經(jīng)過(guò)這些孔隙 ， 電解液仍可以直接通向鉛的表面 ， 在鉛陽(yáng)極表面上 ， 進(jìn)行著所有上述各種氧化和離子放電過(guò)程 。二氧化鉛開(kāi)始系在硫酸鉛 冶金原理精品課程 組成的陽(yáng)極膜的孔隙中生成 ， 然后硫酸鉛逐步為二氧化鉛膜所替代 ， 最后 ， 二氧化鉛成為進(jìn)行陽(yáng)極基本過(guò)程 ， 即氧的析出過(guò)程的工作表面 。 這樣一來(lái) ， 與電解液相接觸的金屬鉛表面減小 ，使得鉛離子轉(zhuǎn)入電解液增多 ， 并且也使得更多的硫酸鉛在陽(yáng)極上結(jié)晶 ， 直到比電導(dǎo)很小的硫酸鉛膜幾乎覆蓋整個(gè)陽(yáng)極表面時(shí)為止 ， 結(jié)果鉛陽(yáng)極上的實(shí)際電流密度增大 ， 從而陽(yáng)極電位便急劇地增大 。 因此，鉛陽(yáng)極在電流作用下的行為可表述如下：當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，鉛便溶解。m2以上時(shí) ， 陽(yáng)極電位急劇增大 ， 同時(shí)硫酸鉛轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸U 。 當(dāng)陽(yáng)極電流密度 DA為 下面僅就在硫酸溶液中 ， 采用鉛或鉛銀合金作陽(yáng)極進(jìn)行討論 。 隨著電解過(guò)程的進(jìn)行 ，陽(yáng)極表面含銅增多 ， 電位就由鎳的電位向銅的電位變化 ， 在達(dá)到銅的電位時(shí)便開(kāi)始銅的溶解 ， 最后 ， 鎳和銅進(jìn)行共同溶解 。 冶金原理精品課程 生產(chǎn)實(shí)踐中 ， 這些貴金屬和鉑族金屬在粗金屬中含量的 98%以上進(jìn)入陽(yáng)極泥 ， 要另外進(jìn)行回收處理 。如果固溶體合金中含較負(fù)電性金屬占優(yōu)勢(shì)，則其溶液機(jī)理較復(fù)雜。兩種金屬由于陽(yáng)極氧化的結(jié)果便將自己的離子轉(zhuǎn)入溶液中。 冶金原理精品課程 在上述情況下，含較正電性金屬占優(yōu)勢(shì)的合金（例如喊少量銅的 CuAu合金）的陽(yáng)極溶解過(guò)程很簡(jiǎn)單。 關(guān)于連續(xù)固溶體合金（例如 CuAu二元體系），其特征是每個(gè)合金成分具有它自己所固有的電位，這個(gè)電位介于形成合金的兩種純金屬電位之間。 如果這種陽(yáng)極泥從陽(yáng)極掉下或者是多孔物質(zhì) ， 則溶解可無(wú)阻地進(jìn)行 。 冶金原理精品課程 ?SnBi合金的陽(yáng)極行為與它們?cè)诤辖鹬械暮勘戎涤嘘P(guān) ， 這類(lèi)合金的陽(yáng)極溶解 ， 可歸結(jié)以下兩個(gè)基本類(lèi)型： ?（ 1） 如果合金含較正電性相較少 ， 則在陽(yáng)極上進(jìn)行較負(fù)電性金屬的溶解過(guò)程 。在此情況下，錫的晶體看來(lái)未完全被鉍屏蔽，從而保持了較負(fù)電性相（這里是指錫）的電位。圖 224為SnBi合金的電位隨其成分變化的關(guān)系曲線。 在電解精煉的實(shí)踐中 ， 一般是處理第一和第二類(lèi)的合金體系 。 合金陽(yáng)極是多元的 ， 在這里只討論二元體系 。但是，對(duì)于不溶性陽(yáng)極的電解沉積來(lái)說(shuō)，例如鋅的電解沉積，這些活性陰離子的存在將是有害的。因此，某些金屬（如鎳）的電解精煉，其電解液成分常為氯化物或者是氯化物與硫酸鹽的混合體系。 因?yàn)樗扔行в纸?jīng)濟(jì) 。 冶金原理精品課程 為了防止鈍化的發(fā)生或把鈍化了的金屬重新活化 ， 常采用一些措施 ， 例如加熱 、 通入還原性氣氛 、 進(jìn)行陰極極化 、 改變?nèi)芤旱?PH值或加入某些活性陰離子 。 成相膜理論與吸附理論都能解釋一部分鈍化現(xiàn)象 ， 但不能解釋全部 。 冶金原理精品課程 吸附理論認(rèn)為 ， 金屬鈍化并不需要形成新相固體產(chǎn)物膜 ， 而是由于金屬表面或部分表面上吸附某些粒子形成了吸附層 ， 致使金屬于溶液之間的界面發(fā)生變化 ， 陽(yáng)極反應(yīng)活化能增高 ， 導(dǎo)致金屬表面的反應(yīng)能力降低 。 ? 鈍化理論 關(guān)于產(chǎn)生鈍化的原因，目前有兩種并存的理論：成相膜理論與吸附理論。例如在鋅電積時(shí)用鋁板作陰極，鉛或鉛銀合金板作陽(yáng)極，這時(shí)正希望陽(yáng)極出現(xiàn)鈍化。 冶金原理精品課程 研究鈍化現(xiàn)象有很大的實(shí)際意義。在 CD段電極處于比較穩(wěn)定的鈍化狀態(tài) ， 這時(shí)往往可以觀察到幾乎與電極電位無(wú)關(guān)的極限溶解電流