电解池

电解池（Electrolytic cell）它是一种用于电解的装置，可以将电能转化为化学能，从而发生一些正常情况下不能自发的化学反应。该反应是非自发的，即电流通过阴极中的电解质溶液或熔融电解质、由阳极和阴极引起的氧化还原反应过程主要由外部电源构成、电解质溶液以及阳极和阴极。与电源正极相连的电极称为阳极，与电源负极相连的电极称为阴极。常见的电解池是H型电解池、卧式电解槽等，主要用于氯碱工业，铜的电解精炼，银和铜的电镀等。

形成条件：电解池的形成应满足以下三个条件：一种是将两个电极连接到电源；第二，应该在两个电极之间插入电解质溶液；第三，整个过程需要形成一个闭环。

电极反应：电极反应是指在电极上进行的电化学反应。两个电极反应的总和称为电解池反应。如图所示，它由两个铂电极组成，连接到插入电解质溶液HCl中的外部电源。电解发生时，与外接电源负极相连的电极由于负电荷的积累，电位较低，所以是阴极溶液中的正离子迁移到这个电极进行还原反应，而阴离子迁移到阳极进行氧化反应

导电机理：电解质溶液的导电机理：1）通过溶液的电流是由正负离子的定向迁移完成的；2）电流在电极和溶液的界面上是连续的，这是由两个电极上分别发生氧化或还原反应时释放或获得电子引起的。

1833年，法拉第（Faraday）在大量电解反应实验的基础上，电化学的一个基本定律，叫做法拉第 总结了电解定律，即在任何电极上发生化学反应的物质的量与引入的电量成正比；如果将几个电解池串联起来，引入一定量的电流，在每个电极上发生化学反应的物质的量是相同的。1mol元电荷的电量称为法拉第常数，用f表示。在电化学中，电量Q和发生化学变化的物质数量之间的关系：Q=nzF，其中Q为总电量，N为发生化学变化的物质的量，Z为电极反应中电子的计量系数，即反应进行到1mol时转移电子的物质的量。

设计电化学电池时，应遵循以下原则：1）电流密度分布应该是均匀的；2）合适的电解池体积；3）合适的研究电极和辅助电极区域；4）尽量减少其他物质对电化学测量的干扰；5）结构简单，操作方便。

玻璃：玻璃是电解槽常见的主要材料，具有很宽的温度范围，可以在火焰中加工成各种形状。它在有机溶液和大多数无机溶液中非常稳定，但在HF溶液中非常稳定、浓碱和碱性熔盐中的不稳定性。

有机玻璃：有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）透光性好，价格低，易加工，但应用范围窄。在浓氧化性酸和浓碱中不稳定，但在丙酮中不稳定、氯仿、二氯乙烷、乙醚、溶于四氯化碳等有机溶剂，且使用温度不高于70℃。

聚四氟乙烯：聚四氟乙烯（PTFE）它是一种常用的绝缘包装材料，具有良好的化学稳定性、在浓碱中不发生变化，不溶于任何有机溶剂。温度范围宽，受压易变形，适合封装固体电极。

环氧树脂：环氧树脂是制造电解池和封装电极的常用粘结材料。多胺交联固化的环氧树脂化学稳定性好，优于普通酸、碱、它能在有机溶液中保持稳定，耐热性可达200℃。

电解池

H型电解池：下图是一个常用的简易电解池，其中研究电极和辅助电极分别位于两个电极管中，一般称为H型电解池。研究电极和辅助电极之间用多孔玻璃板隔开，参比电极直接插入参比电极管中，三个电极管的位置可以以研究电极管为中心成直角，有利于电流和电位测量的均匀分布，电解槽可以安全放置。

卧式电解池：卧式电解槽由研究电极组成、它是由辅助电极和参比电极组成的三电极电解池，在腐蚀研究中常用来测试塔菲尔曲线。研究电极暴露于电解池中电解质的面积是固定的；参比电极通过Rukin毛细管与研究系统连接，毛细管的喷嘴靠近研究电极的表面；辅助电极和研究电极之间的距离固定且平行，有利于电力线的均匀分布。

腐蚀研究用电解池：图为适用于腐蚀研究的电解池。电解池呈圆瓶状，中间有一个研究电极和两个对称的辅助电极，使电流分布均匀它通过带有Rukin毛细管的盐桥与外部参比电极相连。

氯碱工业：电解饱和盐溶液制烧碱的工业生产、氢气和氯气。

电镀和电泳：电镀和电泳都是电解池的应用，电镀用的是无机盐、酸酐溶液作为电解质；另一方面，电泳使用带电的有机聚合物胶体粒子。电镀是应用电解原理，在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程形成电镀池的条件包括：待镀金属（镀件）作为阴极，电镀金属作为阳极和含有电镀金属离子的电镀液。电镀可以使金属制品更加美观耐用，提高防锈防腐能力。

电冶金属：应用电解原理从金属化合物中提炼金属的过程就是电熔。电解槽的应用包括通过电解熔盐或氧化物来精炼铜和熔炼活性金属，例如电解熔融的Al2O3MgCl2NaOHKOHAlMgNaK和其它活性金属。