简明电化学

第1章绪论/001
1.1电化学的发展/001
1.2电化学基本概念/004
1.2.1电化学热力学与电化学动力学/004
1.2.2电子导体与离子导体/005
1.2.3正极与负极、阴极与阳极/005
1.2.4法拉第定律/005
1.2.5原电池/006
1.2.6电解池/007
1.2.7电池反应和电极过程/007
1.2.8速率控制步骤与“准平衡态”/008
1.2.9电极的极化/009
1.3电化学的主要应用领域/010
1.3.1电化学能量转化与储存/010
1.3.2电化学反应工艺/013
1.3.3电化学反应工程/014
1.3.4生物电化学/015

第2章电极/电解液界面结构与性质/016
2.1电极/电解液界面电位/016
2.1.1电位/016
2.1.2电极/电解液界面电位的产生/016
2.1.3电极/电解液界面电位成因/017
2.1.4金属/电解液界面电位的分类/019
2.2电极电位/019
2.3金属接触电位/021
2.4液体接界电位与盐桥/021
2.5电极/电解液界面的基本性质/023
2.5.1理想极化电极与理想去极化电极/023
2.5.2电极/电解液界面结构的研究方法/025
2.5.3电极/电解液界面双电层分布与界面模型/028
2.5.4电极/电解液界面的吸附现象/032

第3章电极电位与电极可逆性/035
3.1绝对电位与相对电位/035
3.1.1电位的测量/035
3.1.2绝对电位符号的规定/036
3.1.3相对电位与参比电极/037
3.2可逆电极/039
3.2.1可逆电极的条件/039
3.2.2可逆电极电位与能斯特方程/040
3.2.3可逆电极的分类/041
3.3不可逆电极/042
3.3.1不可逆电极的形成原因/042
3.3.2不可逆电极类型/043
3.3.3可逆和不可逆电极的区分/044
3.4影响电极电位的因素/044
3.5标准电极电位和标准电化学序/045

第4章电化学体系/048
4.1原电池/048
4.1.1原电池写法/050
4.1.2原电池电动势/050
4.1.3电动势的测量/051
4.1.4温度对电动势的影响/052
4.1.5电池的可逆性/053
4.1.6电动势的热力学计算/053
4.2电解池/054
4.3腐蚀电池/056
4.4浓差电池/056
4.5电解池和原电池的对比/058
4.6电化学体系极化的基本规律/059
4.6.1原电池极化规律/059
4.6.2电解池极化规律/060

第5章传质过程及其对电化学反应规律的影响/061
5.1液相传质的三种方式/061
5.1.1对流传质/062
5.1.2扩散传质/062
5.1.3电迁移传质/062
5.2稳态扩散和非稳态扩散/064
5.3理想情况下的稳态过程/064
5.4实际情况下的稳态对流扩散过程和旋转圆盘电极/066
5.4.1实际情况下的稳态对流扩散过程/066
5.4.2旋转圆盘电极/068
5.4.3旋转圆盘电极的主要应用/069
5.5电迁移对反应过程的影响/070
5.6液相传质步骤控制时的电化学反应规律/072

第6章电子转移步骤对电化学反应规律的影响/077
6.1电极电位对电子转移步骤的影响/077
6.1.1电极电位对电子转移过程的影响/077
6.1.2电位对反应活化能的影响/079
6.1.3电化学反应基本方程/080
6.2电子转移步骤的基本动力学参数/082
6.2.1传递系数α、β/082
6.2.2交换电流密度j0/082
6.2.3反应速率常数K/085
6.3电子转移步骤电化学反应规律/086
6.3.1巴特勒福尔默方程/086
6.3.2塔菲尔公式/088
6.3.3低超电势下的电化学反应规律/091
6.3.4电子转移步骤控制时的电化学基本规律/092
6.4双电层结构对电化学反应速率的影响/092
6.4.1双电层结构对电极电位的影响/092
6.4.2双电层结构对离子浓度的影响/092
6.4.3双电层结构对反应速率的影响/093
6.5电化学极化与浓差极化共存时的动力学规律/094
6.6电化学极化和浓差极化规律比较/097
6.7多电子反应过程/098

第7章化学电源简述/100
7.1化学电源的发展历史/100
7.2化学电源的组成/101
7.2.1电极/101
7.2.2电解液/101
7.2.3隔膜/102
7.2.4外壳/102
7.3化学电源的分类/102
7.3.1一次电池/102
7.3.2二次电池/102
7.3.3燃料电池/102
7.3.4储备电池/103
7.4化学电源的主要参数/103
7.4.1电动势/103
7.4.2开路电压/103
7.4.3内阻/104
7.4.4工作电压/104
7.4.5容量和比容量/104
7.4.6能量和能量密度/105
7.4.7功率和功率密度/106
7.4.8功率密度和能量密度的关系/107
7.4.9寿命/107
7.5车用化学电源的要求/107

第8章锂离子电池/110
8.1引言/110
8.2工作原理/111
8.3锂离子电池的组成/112
8.3.1电极/112
8.3.2电解液/120
8.3.3隔膜/122
8.3.4电池壳/122
8.4先进锂二次电池体系/123
8.4.1锂金属电池/123
8.4.2锂-硫电池/125
8.4.3锂-空气电池/127
8.4.4固态锂电池/129
8.5锂离子电池的应用/130
8.5.13C及便携式电源/131
8.5.2交通动力电源/131
8.5.3移动通信电源/132
8.5.4电力储能电源/133
8.5.5航空军工电源/133
8.6总结与展望/134

第9章超级电容器/135
9.1引言/135
9.2工作原理/135
9.3超级电容器的结构与组成/137
9.3.1电极/137
9.3.2电解液/140
9.3.3隔膜/141
9.4超级电容器的分类/142
9.4.1双电层电容器/142
9.4.2赝电容器/143
9.4.3混合型电容器/144
9.5超级电容器的应用/147
9.5.1可再生能源领域/147
9.5.2工业领域/148
9.5.3轨道交通领域/149
9.5.4新能源汽车领域/150
9.6总结与展望/151

第10章燃料电池/152
10.1引言/152
10.2工作原理/153
10.2.1燃料电池能量转化过程/153
10.2.2燃料电池工作过程/154
10.2.3燃料电池效率和极化曲线/155
10.3燃料电池的分类/159
10.3.1碱性燃料电池/160
10.3.2磷酸燃料电池/161
10.3.3熔融碳酸盐燃料电池/161
10.3.4固体氧化物燃料电池/162
10.3.5质子交换膜燃料电池/163
10.4质子交换膜燃料电池的结构/163
10.4.1膜电极/163
10.4.2双极板/168
10.4.3端板和密封件/171
10.5质子交换膜燃料电池系统/172
10.5.1空气供应系统/173
10.5.2氢气供应系统/174
10.5.3控制系统/174
10.5.4水热管理系统/175
10.6燃料电池的应用/177
10.6.1便携式电源/177
10.6.2固定式电源/178
10.6.3交通运输/179
10.7总结与展望/182

符号表/183

参考文献/186