Question

影响电解池特性的主要因素

Answer 1

影响电解池特性的主要因素如下：

1、电解池的容积，氧还原反应（ORR）需要提供很好的液体层流状态，从而获得均匀的电流分布。

从液相传质过程分析来看，在远离电极表面的溶液中，对流作用是主要的传质过程，电极表面附近溶液层中的传质则主要依靠扩散过程。然而在一般情况下很难将这两种传质过程严格区分开来，因为总有一段空间区域是两种传质方式交叉作用的。

因此，为了既可以排除电迁移的影响，又能分开扩散传质区和对流传质区，就需要电解液的体积相对较大，从而需要配备较大容积的电解池。当旋转圆盘电极旋转时，可以认为电解池中各位置的电解液浓度是均匀一致的。

同时，选择较大的电解池，旋转圆盘电极与电解池池壁相距足够远，液流和电极的运动不受池壁的影响，常用电解池容积以150 mL为宜，容积过小（如50-100 mL）则会对实验结果造成不利影响。

2、电解池的几何形状，电化学电解池的等效电路表示，Ru为工作电极和参比电极溶液间的电阻，工作电极与参比电极距离越小，则电阻越小，Piontelli曾系统研究过参比电极放置位置对电化学测试结果的影响。

结果表明，当参比电极在工作电极的正下方且参比电极顶部开口部分靠近工作电极时，测试效果最好。但是这种放置位置的设计在实际操作中却不可行，原因是当旋转圆盘工作电极旋转时，会和参比电极产生摩擦力，从而对层流状态造成极大的干扰。

Barnartt研究表明当工作电极与参比电极末端的距离为参比电极半径的四倍（即5mm左右）时测试效果最好，在这个距离时，因电解质的低导电率或在高电流密度下所产生的IR降可以得到校正。

目前电解池常见的几何形状所示，该电解池不仅满足了电解池的较大容积（150 mL），同时其几何形状也满足了工作电极与参比电极的最合适距离（固定插孔位置），从而减少了溶液内阻对实验效果的影响。

综上所述，氧还原反应（ORR）过程中，对于电解池的选择，至少需要考虑其容积和几何形状两个方面。其它电化学反应如氧析出反应（OER）、氢析出反应（HER）等也应遵循这一原则。

电解池的主要应用用于工业制纯度高的金属，是将电能转化为化学能的一个装置（构成：外加电源，电解质溶液，阴阳电极）。使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴，阳两极引起还原氧化反应的过程。

注意事项：

1、无氧酸是其本身的电解。

2、含氧酸是水的电解。

3、可溶性碱是水的电解。

4、活泼性金属的含氧酸盐也是水的电解。

5、活泼金属的无氧盐阴极析出氢气并伴随溶液显碱性，阳极析出非金属单质。

6、不活泼金属的无氧盐是该盐的电解。

7、中等活动性金属的含氧酸盐阴极析出金属，阳极得到氧气同时酸性提高。

记忆方法：

阳极出氧卤，阴极氢金属。

盐的离子都放电，离子浓度急速减；盐的离子不放电，水耗离子浓度添。

酸根离子单放电，产物必得卤氢碱；金属离子单放电，产物必得含氧酸。