电化学工程基础

第1章绪论

1.1工业电化学过程

1.1.1工业电化学概况

1.1.2氯碱生产

1.1.3已二腈的电合成

1.1.4金属的电解提取与精炼

1.2电化学反应器的基本组成

1.2.1电极材料

1.2.2离子导体

1.2.3隔离器

1.3电化学过程的物料管理和能量管理

1.3.1物料衡算

1.3.2电压衡算

1.3.3热衡算

1.3.4溶液流动的能量损耗

参考文献

复习思考题

第2章电极反应动力学

2.1引言

2.2电极反应的动力学方程

2.2.1简单电子传递反应的动力学方程

2.2.2多步骤电极反应

2.2.3溶液中传质对电极反应速率的影响

2.3电极上的吸附及添加剂的动力学效应

2.3.1电极上吸附的一般概念

2.3.2电极上吸附作为分离技术的应用

2.3.3添加剂吸附对电极反应速率的影响

2.4电催化反应与电极材料的催化作用

2.4.1氢的电极反应

2.4.2氧的电极反应

2.4.3氯析出反应

2.4.4有机物的电极反应

2.4.5电极材料的催化作用

2.5金属的阴极沉积与阳极溶解

2.5.1金属电沉积与电结晶

2.5.2金属的阳极溶解与钝化

2.5.3金属的腐蚀

2.6制备性电解的产物分布

2.6.1制备性电解的一般特征

2.6.2产物分布的数学模型

2.6.3反应选择性的控制

2.7非水介质中的电极反应

2.7.1溶剂的性质及其对电极反应的影响

2.7.2非水溶液中若干电极反应的机理

2.7.3熔盐中的电极反应

参考文献

复习思考题

第3章电化学体系中的质量传递和电流分布

3.1电解质溶液中的传质方程

3.1.1稀溶液中传质方程的一般形式

3.1.2溶液中的电荷传输

3.1.3离子迁移对电极反应速率的影响

3.1.4二元溶液中的传质方程

3.2二维电极上的对流传质分析

3.2.1流体力学的若干概念

3.2.2层流条件下平板电极上稳态对流传质的理论分析

3.2.3对流传质的半经验关联方法

3.2.4常见二维电极的传质公式

3.3多孔电极中的传质与反应速率分布

3.3.1多孔电极简介

3.3.2二相多孔电极的宏观均一模型

3.3.3三相多孔电极的理论模型

3.4隔膜和离子交换膜中的传输

3.4.1隔膜中的传输

3.4.2离子交换膜的膜电位和传输性能

3.4.3电渗析原理

3.5二维电极上的电流分布与电位分布

3.5.1概述

3.5.2一次电流分布

3.5.3二次电流分布

3.5.4三次电流分布

3.5.5电流分布理论的工程应用

3.6附录：矢量和传输方程中的算符

参考文献

复习思考题

第4章电解工程

4.1电解过程的技术经济指标和经济优化

4.1.1电解过程的技术经济指标

4.1.2电解过程的经济优化

4.2电化学反应器设计概述

4.2.1电化学反应器设计的一般原则与步骤

4.2.2与反应器结构相关的若干电化学工程参数

4.2.3电化学反应器的典型结构

4.3间歇式电化学反应器

4.3.1扩散控制的情形

4.3.2活化控制的情形

4.4连续搅拌箱式电化学反应器(CSTER)

4.4.1扩散控制条件下的理想反应器

4.4.2溶液循环对转化率的影响

4.4.3活化控制的情形

4.4.4电化学反应器与化学反应器的组合系统

4.5柱塞流电化学反应器平行板电解器

4.5.1基本设计方程和活化控制的情形

4.5.2传质控制的情形湍流条件下的恒电压电解

4.5.3串联流动的单极式反应器组的操作特性

4.6颗粒床反应器

4.6.1颗粒床电极的若干概念

4.6.2填充床反应器的操作特性分析金属相电位恒定的模型

4.6.3流化床反应器的操作特性分析金属相电位可变的模型

参考文献

复习思考题

第5章燃料电池

5.1燃料电池的一般原理

5.1.1燃料电池技术概况

5.1.2燃料电池的热力学

5.1.3燃料电池动力学工作电流对电池效率和比功率的影响

5.2燃料电池中的传质及其对电池性能的影响

5.2.1多孔电极中气体反应剂的扩散传质

5.2.2流动通道中气体反应剂的对流传质

5.2.3质子交换膜中水的传输及其对膜电导率的影响

5.3燃料电池的模拟分析

5.3.1基于电压衡算的燃料电池模拟

5.3.2基于流量衡算的燃料电池一维模型

5.3.3基于流体力学的燃料电池模拟

参考文献

复习思考题

本书常用物理量符号一览表

　　本书介绍电化学工程的基本概念与原理，内容包括电化学过程的物料管理和能量管理、电极反应动力学、电化学体系中的质量传递和电流分布、电化学反应器的设计与操作特性分析、燃料电池的模拟等。旨在比较系统地阐述电化学工程的基本概念和原理，为更多的读者参与相关领域的应用基础研究和开展技术创新提供必要的理论准备。　　本书介绍电化学工程的基本概念与原理，内容包括电化学过程的物料管理和能量管理、电极反应动力学、电化学体系中的质量传递和电流分布、电化学反应器的设计与操作特性分析、燃料电池的模拟等。书中选编了部分计算例题和复习思考题，以便读者掌握原理，学以致用。本书可作为高等院校应用化学专业或相关专业学生的教材，也可供在电解与电合成、电冶金、化学电源、电化学表面工程、环境工程和防腐蚀工程等领域的科研和工程技术人员参考。