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1、节能技术节能技术 第一章第一章 第十节第十节 电化学节能技术电化学节能技术（一）概述（一）概述（二）电化学基础知识（二）电化学基础知识（三）电化学工业节能技术（三）电化学工业节能技术一、知识结构( (一）电化学概念一）电化学概念 电化学是研究化学能与电能相互转化以及与这电化学是研究化学能与电能相互转化以及与这个过程有关的规律的学科。随着电化学科学的不个过程有关的规律的学科。随着电化学科学的不断发展，电化学理论与电化学方法也广泛应用于断发展，电化学理论与电化学方法也广泛应用于工业生产的多个领域，形成了应用电化学的多个工业生产的多个领域，形成了应用电化学的多个工业领域。如工业领域。如氯碱工业、电解
2、铝、电解铜、电化氯碱工业、电解铝、电解铜、电化学加工中的电镀学加工中的电镀等。等。二、了解内容三、理解要点（一）电解质溶液（一）电解质溶液在水或其他溶液中，某些物质，如：氢氧在水或其他溶液中，某些物质，如：氢氧化钠、硫酸等，会分解成带正电荷的阳离子和化钠、硫酸等，会分解成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，这种现象叫电离。能够电带负电荷的阴离子，这种现象叫电离。能够电离的物质称为电解质。含有电解质的溶液称为离的物质称为电解质。含有电解质的溶液称为电解质溶液。电解质溶液。三、理解要点（二）电解质溶液的导电能力（二）电解质溶液的导电能力不同的电解质溶液有不同的导电能力，溶液不同的电解质溶液有不同的
3、导电能力，溶液中离子数量多、电场力强、溶液粘度小，则导中离子数量多、电场力强、溶液粘度小，则导电能力强。我们习惯上用电导和电导率来表示电能力强。我们习惯上用电导和电导率来表示溶液的导电能力。溶液的导电能力。三、理解要点（三）电极电位（三）电极电位由于双电层的存在，就会使金属和溶液之由于双电层的存在，就会使金属和溶液之 间存在电位差，我们称为电极电位或平衡电位间存在电位差，我们称为电极电位或平衡电位 。（四）电极极化（四）电极极化电流流过电极时，电极电位偏离了没有电电流流过电极时，电极电位偏离了没有电 流时的值，这种现象称为电极极化。根据产生流时的值，这种现象称为电极极化。根据产生 极化的机理不
4、同，可将电极极化分为三种：浓极化的机理不同，可将电极极化分为三种：浓 差极化、电化学极化和纯化极化。差极化、电化学极化和纯化极化。四、掌握重点（一）法拉第定律（一）法拉第定律 在电解质导电的过程中，当两个电极之间有在电解质导电的过程中，当两个电极之间有9648596485库仑电量（相当于库仑电量（相当于1mol1mol电子的电量，定电子的电量，定义为一个电量单位，称为一个法拉第，记为义为一个电量单位，称为一个法拉第，记为1F1F）通过电解质溶液时，会有通过电解质溶液时，会有1mol1mol的反应物发生反应的反应物发生反应，同时也要有，同时也要有1mol1mol的电解产物生成。的电解产物生成。四
5、、掌握重点（二）电流效率（二）电流效率电解时，通过一定量的电流后，其电解电电解时，通过一定量的电流后，其电解电流效率流效率 = = P P1 1/ P100%/ P100%。式中：式中：P P1 1-反应产物的实际产量反应产物的实际产量P - P -反应产物的理论产量反应产物的理论产量四、掌握重点（三）金属的阴极过程和阳极过程（三）金属的阴极过程和阳极过程 在电化学反应中，阴极附近金属离子放电在电化学反应中，阴极附近金属离子放电还原成金属的过程称为金属的阴极过程。金属还原成金属的过程称为金属的阴极过程。金属的阳极过程是指金属作为反应物发生氧化反应的阳极过程是指金属作为反应物发生氧化反应的过程。
6、的过程。四、掌握重点（四）电化学节能技术的九个方面：（四）电化学节能技术的九个方面： 1. 1.合理选择和设计电解槽合理选择和设计电解槽（1 1）在氯碱工业中，主要采用三种电解）在氯碱工业中，主要采用三种电解方法，即隔膜法电解、水银法电解和离子膜法方法，即隔膜法电解、水银法电解和离子膜法电解，其中离子膜法电解耗电量最小。电解，其中离子膜法电解耗电量最小。 （2 2）铝电解工业的电解槽分为两类，）铝电解工业的电解槽分为两类，即自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽即自焙阳极电解槽和预焙阳极电解槽, ,大电大电流预焙阳极电解槽较老式自焙阳极电解槽流预焙阳极电解槽较老式自焙阳极电解槽，节电效果明显，节电效果
7、明显, ,电化学生产过程中的电流电化学生产过程中的电流非常大，其耗电量与槽电压成正比，因此非常大，其耗电量与槽电压成正比，因此，降低槽电压是节电的主要着眼点。，降低槽电压是节电的主要着眼点。四、掌握重点2. 2.改进工艺。在工件表面处理过程中控制好改进工艺。在工件表面处理过程中控制好 电解液中各种成分的比例，氯碱生产中适当升高电解液中各种成分的比例，氯碱生产中适当升高 电解液的温度，电镀工件时选择电流效率高的镀电解液的温度，电镀工件时选择电流效率高的镀 种等工艺改进措施，都能有效地节约电能。种等工艺改进措施，都能有效地节约电能。3. 3.改进电极。电极一方面将直流电压加到电改进电极。电极一方面
8、将直流电压加到电 解槽上，通过大电流解槽上，通过大电流, ,另一方面，阳极和阴极往往另一方面，阳极和阴极往往 也参与整个反应过程也参与整个反应过程, ,因此，电极性能的好坏对电因此，电极性能的好坏对电 化学过程有重要影响。化学过程有重要影响。四、掌握重点4.4.使用添加剂。对于加速电化学反应过程，提使用添加剂。对于加速电化学反应过程，提 高反应质量和效率，有着明显的作用。高反应质量和效率，有着明显的作用。 5. 5.采用高效电力整流电源。采用高效电力整流电源。6. 6.降低电解、电镀设备直流网络的压降损失降低电解、电镀设备直流网络的压降损失在安装电力整流设备时，应使整流电源的位置在安装电力整流
9、设备时，应使整流电源的位置 尽量靠近电解槽，缩短供电路径。适当加大母线排尽量靠近电解槽，缩短供电路径。适当加大母线排 的截面积，降低供电线路的电阻，减少供电损耗。的截面积，降低供电线路的电阻，减少供电损耗。 四、掌握重点7. 7.及时检测电解、电镀设备的运行状况，及时检测电解、电镀设备的运行状况，电流效率和平均槽电压每天至少测算一次，单槽电流效率和平均槽电压每天至少测算一次，单槽电压每月测试一次，以便掌握设备的运行状况。电压每月测试一次，以便掌握设备的运行状况。8. 8.加强电解槽保温，减少电解槽的热损失。加强电解槽保温，减少电解槽的热损失。9. 9.同人工控制相比，采用计算机控制技术同人工控制相比，采用计算机控制技术控制各种操作及运行参数，能够提高电流效率。控制各种操作及运行参数，能够提高电流效率。
