
【化】 local cell
局部电池(local cell)是电化学腐蚀领域的重要概念,指在金属表面因微观结构差异自发形成的微小原电池系统。其英文释义为“a small-scale galvanic cell formed on a metal surface due to localized electrochemical activity”。
局部电池的产生需满足三个条件:(1)存在不同电化学活性的金属区域(阳极与阴极);(2)金属表面覆盖导电电解质溶液;(3)阴阳极区域通过金属本体形成闭合回路。例如铁在潮湿环境中,杂质区域(如碳)作为阴极,铁基体作为阳极,发生氧化反应:
$$ text{Fe} rightarrow text{Fe}^{2+} + 2e^- $$
电子通过金属传递至阴极,与氧气和水反应生成氢氧根离子。
该现象常见于金属腐蚀场景,如船舶钢板、输油管道等。根据《腐蚀科学与工程手册》,局部电池腐蚀占工业设备失效案例的40%以上,是金属防护领域的关键研究对象。
局部电池与宏观电池(macrocell)存在区别:前者由微观异质性(晶界、夹杂物等)驱动,后者由宏观结构差异(如不同金属连接)引起。《电化学词典》(第5版)指出,两者均遵循Nernst方程,但局部电池的电流密度更高,腐蚀速率更快。
局部电池(local cell),有时也称为“微小电池”,是金属腐蚀过程中形成的一种电化学现象。以下是其核心要点:
结构与形成条件
当金属表面混有微量杂质(如碳或其他金属粒子),并被电解质薄膜覆盖时,会形成微小原电池结构。例如,金属机械暴露在潮湿空气中,表面凝聚的水蒸气吸收二氧化碳形成电解质膜。
腐蚀机制
若基体金属比杂质更活泼(如铁与碳杂质),基体金属作为阳极被溶解,释放电子;杂质作为阴极,电解质中的物质(如氧气)在阴极发生还原反应,导致金属腐蚀。
影响因素
腐蚀速度不仅取决于金属与杂质的电化学活性差异,还与介质的欧姆电阻有关。例如,高电阻介质可能减缓腐蚀速率。
实际应用与危害
常见于金属暴露于潮湿或含电解质的工业环境中,是金属电化学腐蚀的主要形式之一,需通过涂层、合金化或阴极保护等方法抑制。
与普通电池的区别
普通电池(如化学电池)是人为设计的能量转换装置,而局部电池是自然形成的微小腐蚀单元,两者原理相似但应用场景不同。
如需进一步了解具体实验案例或防护技术,可参考电化学腐蚀相关文献。
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