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電化學(xué)反應(yīng)工程electrochemical reaction engineering

時(shí)間：2020-03-01 來源：網(wǎng)絡(luò) 瀏覽：
化學(xué)反應(yīng)工程的一個(gè)分支，研究在電場(chǎng)作用下進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)過程的開發(fā)和電化學(xué)反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)、優(yōu)化。電化學(xué)反應(yīng)包括電解槽中輸入電能而引起的化學(xué)反應(yīng)以及電池中產(chǎn)生電能時(shí)的化學(xué)反應(yīng)。
　　過程特點(diǎn) 　除遵循化學(xué)反應(yīng)的一般規(guī)律外，電化學(xué)反應(yīng)工程的特點(diǎn)是：①電極電位決定電化學(xué)反應(yīng)能否發(fā)生及其反應(yīng)速率。可借助電極電位調(diào)整以實(shí)現(xiàn)選擇性的氧化還原反應(yīng)，或控制電化學(xué)反應(yīng)速率。②氧化還原反應(yīng)限于電子的傳遞，這類反應(yīng)可直接依靠外電路中的電流通入電化學(xué)反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)，不需要引進(jìn)其他化學(xué)物質(zhì)作氧化劑或還原劑，有利于反應(yīng)物系的純凈。③許多反應(yīng)可因采用不同材料的電極而獲得不同的反應(yīng)速率，這時(shí)電極起催化劑的作用。
　　由于引進(jìn)了電場(chǎng)，也帶來了以下困難：①電化學(xué)反應(yīng)只限于在二維界面上，即電子導(dǎo)體與離子導(dǎo)體相接觸的界面上進(jìn)行，限制了反應(yīng)的空間速度；②電解需消耗電能，耗電量可觀。
　　研究內(nèi)容 　①電化學(xué)熱力學(xué)，研究電化學(xué)反應(yīng)的自發(fā)性和電化學(xué)裝置的開路電壓;②電極過程動(dòng)力學(xué)，研究電化學(xué)反應(yīng)過程中各類阻力及其對(duì)反應(yīng)速率的影響；③電化學(xué)裝置中的離子傳遞過程；④電流分布和電位分布；⑤過程優(yōu)化；⑥電化學(xué)裝置的設(shè)計(jì)和放大。
　　發(fā)展 　電化學(xué)工業(yè)雖早已興起，但前期都以物理化學(xué)和化學(xué)工程的基本原理指導(dǎo)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。直到1973年由J.S.紐曼對(duì)電化學(xué)反應(yīng)工程作了比較系統(tǒng)的概括。電化學(xué)反應(yīng)工程技術(shù)已應(yīng)用多年，并且遍及許多工業(yè)部門。例如，食鹽水電解生產(chǎn)燒堿和氯氣是歷史悠久、規(guī)模巨大的一項(xiàng)電解工業(yè)。由于其耗電量大，利用電化學(xué)反應(yīng)工程原理，使用金屬形穩(wěn)陽極，顯著縮小了極間距離，降低了能耗。目前，為提高空間反應(yīng)速率，正利用電化學(xué)反應(yīng)工程技術(shù)，設(shè)計(jì)如流化床電極等一系列以顆粒電極為基礎(chǔ)的電化學(xué)反應(yīng)器。（見電解）  
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