
【機】 constant-current electrolysis
恒流電解(Constant Current Electrolysis)是電化學領域的重要實驗方法,其核心特征是在電解過程中保持電流強度恒定。根據國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)的定義,該技術通過外部電源向電解池輸入穩定電流,使陽極發生氧化反應、陰極發生還原反應,直至達到預設的電荷量或終止電位(來源:IUPAC電化學術語彙編)。
在操作層面,恒流電解通過穩壓-穩流雙重電路實現電流精準控制,電流密度通常維持在0.1-100 mA/cm²範圍。這種模式能有效避免濃差極化現象,適用于金屬電沉積、電合成有機物等需要精确控制反應進程的場景(來源:Bard & Faulkner《電化學方法》第二版)。
與恒電位電解相比,恒流體系更易實現工業化放大,在電解水制氫、锂離子電池化成工序等領域有廣泛應用。其數學表達式可表示為: $$ I = frac{dQ}{dt} = C $$ 其中I為電流,Q為電荷量,C為恒定值(來源:Springer《電化學工程基礎》)。
恒流電解是一種在電解過程中保持電流恒定的分析方法,其核心特點是通過調節電壓維持電流穩定。以下是詳細解釋:
基本原理
恒流電解通過外部電源(如蓄電池)提供恒定電流,在電解池中驅動氧化還原反應。根據的電解方程:
$$
V - iR = V' = (E+ - E-) + ir
$$
其中,$V$為電源電壓,$i$為電流,$R$和$r$分别為外阻和内阻。通過調節電阻$R$,使電流$i$保持恒定,即使電解液成分變化導緻内阻$r$改變,也能維持穩定輸出。
裝置與操作
典型裝置包括網狀鉑電極(陰極)和螺旋形鉑電極(陽極兼攪拌器),電流通常為3-5安培。電解過程中需逐步增大電壓以抵消極化效應,确保電流不衰減。
特點與局限性
應用場景
主要用于工業中金屬的分離與測定,例如從混合溶液中提取單一金屬,但需配合絡合劑改善沉積效果。
與恒壓電解的區别
恒流電解通過固定電流調節電壓,而恒壓電解則固定電壓,電流隨反應進行自然下降。前者更適用于需要穩定反應速率的場景。
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