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电能效率
• 所谓电能效率,是指在电解过程中为生产单位产量的金属理 论上所必须的电能W’与实际消耗的电能W之比值（以百 分数表示）
(%)W' 100
W
(%) I'Eef 100
I ET
'(%) i
Eef ET
100
"(%)W W"100i E ETf 100
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H＋HH2(Me)
第四个过程—氢分子的解吸及其进入溶液,由于溶液过饱和的原 因，以致引起阴极表面上生成氢气泡而析出：
xH2(Me)Me＋xH2（溶解）
xH2（溶解） xH2（气体）
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氢的析出超电位
▪ 现代认为氢在金属阴极上析出时产生超电位的原因,在于 氢离子放电阶段缓慢 。
▪ 氢离子在阴极上放电析出的超电位具有很大的实际意义。 就电解水制取氢而言,氢的超电位高是不利的，因为它会消 耗过多的电能。但是对于有色金属冶金，诸如锌、铜等的 水溶液电解，较高的氢的超电位对金属的析出是有利的。
影响因素: 金属标准电位、放电离子在溶液中的活度及其析出于电极 上的活度、放电时的超电位有关。
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电结晶过程
• 在有色金属的水溶液电解过程中,要求得到致密平整的阴极沉积表面。 • 在阴极沉积物形成的过程中,有两个平行进行的过程:晶核的形成和晶 体的长大。 • 影响阴极沉积物形貌的主要因素
– 若通过还原过程生成的不是纯金属而是合金，则由于生成物的活度减 小而有利于还原反应的实现。
– 若溶液中金属离子以比水合离子更稳定的络合离子形态存在，则由于 析出电位变负而不利电解。
– 在非水溶液中，金属离子的溶剂化能与水化能相差很大
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金属电沉积的影响因素
在金属电沉积过程中,对耗能和电沉积产品质 量的影响因素很多:
• 电极 • 电解质溶液组成 • 温度 • 电流密度 • 槽电压 • 阴极氢气的析出
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分解电压
1理论分解电压 某电解质水溶液,如果认为其欧姆电阻很小 而可忽略不计,在可逆情况下使之分解所必须的最低电压，称 为理论分解电压。
EE0 RTlnareduc nF aoxid
2 实际分解电压 能使电解质溶液连续不断地发生电解反应 所必须的最小电压叫作电解质的实际分解电压。显然，实际 分解电压比理论分解电压大，有时甚至大很多。 实际分解电压=理论分解电压+超电压
阴、阳两个电极反应
• 阴极,发生的反应是物质得到电子的还原反应,称为阴 极反应。
• 阳极，发生的反应是物质失去电子的氧化反应，称为 阳极反应，阳极有可溶与不可溶两种。
液相传质过程
• 电迁移 • 对流 • 扩散
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阴极过程
• 金属电沉积的热力学条件 • 一些基本参数的含义 • 氢的超电位 • 几种阳离子的共同放电 • 阴极沉积产物形貌的影响因素
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金属离子的阴极还原
•周期表中愈靠近左边的金属元素的性质愈活泼,在水溶液中的阴极 上还原电沉积的可能性也愈小,甚至不可能;愈靠近右边的金属元素， 阴极上还原电沉积的可能性也愈大。
• 在水溶液中，对简单金属离子而言，大致以铬分族元素为界线; 位于铬分族左方的金属元素不能在水溶液中的阴极上还原电沉积； 铬分族诸元素除铬能较容易地自水溶液中在阴极上还原电沉积外， 钨钼的电沉积就极困难；位于铬分族右方的金属元素都能较容易地 自水溶液中在阴极上还原电沉积出来。
•
ET = Ef＋EΩ＋ER
EIRIn1d r
l A
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电流效率
• 所谓电流效率,一般是指阴极电流效率,即金属在阴极上沉 积的实际量与在相同条件下按法拉第定律计算得出的理论 量之比值（以百分数表示）。
i
(%)
b 100 qIt
•按照法拉第定律,当通过电解槽的电量为96500库仑时,在阴极上应析出1 克当量的电解产物。 •电流效率达不到 100％的主要原因是在电极上存在副反应、已析出的金 属反溶和电路的漏电和短路等。 •电解电位、电流密度、电解液的成分、浓度和温度等
湿法冶金
电沉积
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电解过程
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概述
电解的实质是电能转化为化学能的过程。
有色金属的水溶液电解质电解应用在几个方面: （1）从浸出（或经净化）的溶液中提取金属; （2）从粗金属、合金或其他冶炼中间产物（如锍）中 提取金属。
（3）合金制备。
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电解过程
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金属电沉积的热力学条件
• 原则上,只要电极电势足够负,任何金属离子都有可能在阴 极还原为金属。
但溶液中其他离子的存在会导致金属离子不能析出。 • 金属离子在阴极的电沉积顺序还取决于金属离子的活度、
溶液pH值、金属离子在溶液中的存在状态、析出金属的形 态、溶剂成分、溶液组成等因素。
▪ 氢的超电位与许多因素有关，主要的是:阴极材料、电流
密度、电解液温度、溶液的成分等等，它服从于塔费尔方
程式:
H2 ablnDK
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阳离子在阴极上的共同放电
• 阳离子共同放电的条件是:
M1e
M2e
M 01 e R zlF T n M M 1 z 1 e eM 1 (k )e M 02 e R zlF T n M M 2 2 ze e M 2 (k )e
电极上有电流通过时所表现的电极电势（I）跟可逆电极电势（r）之间偏差的大 小（绝对值），叫做超电势，记作η
无论是电解还是电池放电，不可逆电极过程总是使阳极电势升高，阴极电势降低。
2产02生1/2/过11 电势的原因:浓差极化、电化学极化（又称活化极化）和电阻极化
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槽电压、电流效率和电能效率
• 对一个电解槽来说,为使电解反应能够进行所必须外加的电 压称为槽电压 .
（1）电流密度 --〉过电位 （2）温度 （3）搅拌速度
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氢在阴极上的析出过程
第一个过程—水化(H3O)+离子的去水化。 [(H3O)·xH2O]+(H3O)+＋xH2O
第 二 个 过 程 — 去 水 化 后 的 (H3O)+ 离 子 的 放 电 , 结 果 便 有 为 金 属 （电极）所吸附的氢原子生成:
(H3O)+H2O＋H+
H+＋eH(Me)
第三个过程—吸附在阴极表面上的氢原子相互结合成氢分子: