电化学反应工程

化学术语

电化学反应工程（electrochemical reaction engineering ）化学反应工程的一个分支，研究在电场作用下进的氧化还原反应过程的开发和电化学反应装置的设计、优化。电化学反应包括电解槽中输入电能而引起的化反应以及电池中产生电能时的化学反应。电化学反应工程的特点是：电极电位决定电化学反应能否发生及其反应速率；氧化还原反应限于电子的传递，可直接依靠外电路中的电流流入电化学反应器来实现，许多反应因采用不同材料的电极而获得不同的反应速率，这时电极起催化剂作用。

内容简介

属于电化学范畴的化学反应。

电化学是边缘学科，是多领域的跨学科。对“电化学”，古老的定义认为它是“研究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学”。以后Bockris下了定义，认为是“研究带电界面上所发生现象的科学”。当代电化学领域已经比Bockris定义的范围又拓宽了许多。实际上还有学者认为电化学领域更宽。如日本的学者小泽昭弥则认为，电化学涵盖了电子、离子和量子的流动现象的所有领域，它横跨了理学和工学两大方面，从而可将光化学、磁学、电子学等收入版图之中。若从宏观和微观两个角度来理解的话，可以认为,宏观电化学是研究电子、离子和量子的流动现象的科学。微观电化学还可以有广义的和狭义之分，广义的微观电化学是“研究物质的带电界面上所发生现象的科学”，而狭义的微观电化学则是“研究物质的化学性质或化学反应与电的关系的科学”。

详细介绍

电化学反应工化学反应工程的一个分支，研究在电场作用下进行的氧化还原反应过程的开发和电化学反应装置的设计、优化。电化学反应包括电解槽中输入电能而引起的化学反应以及电池中产生电能时的化学反应。

过程特点

除遵循化学反应的一般规律外，电化学反应工程的特点是：

①电极电位决定电化学反应能否发生及其反应速率。可借助电极电位调整以实现选择性的氧化还原反应，或控制电化学反应速率。

②氧化还原反应限于电子的传递，这类反应可直接依靠外电路中的电流通入电化学反应器来实现，不需要引进其他化学物质作氧化剂或还原剂，有利于反应物系的纯净。

③许多反应可因采用不同材料的电极而获得不同的反应速率，这时电极起催化剂的作用。

由于引进了电场，也带来了以下困难：

①电化学反应只限于在二维界面上，即电子导体与离子导体相接触的界面上进行，限制了反应的空间速度；

②电解需消耗电能，耗电量可观。

研究内容

①电化学热力学，研究电化学反应的自发性和电化学装置的开路电压;

②电极过程动力学,研究电化学反应过程中各类阻力及其对反应速率的影响；

③电化学装置中的离子传递过程；

④电流分布和电位分布；

⑤过程优化；

⑥电化学装置的设计和放大。

发展

电化学工业虽早已兴起，但前期都以物理化学和化学工程的基本原理指导设计和生产。直到1973年由J.S.纽曼对电化学反应工程作了比较系统的概括。电化学反应工程技术已应用多年，并且遍及许多工业部门。例如，食盐水电解生产烧碱和氯气是历史悠久、规模巨大的一项电解工业。由于其耗电量大，利用电化学反应工程原理,使用金属形稳阳极，显著缩小了极间距离,降低了能耗。目前，为提高空间反应速率，正利用电化学反应工程技术，设计如流化床电极等一系列以颗粒电极为基础的电化学反应器。（见电解）

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