Рабочая программа по дисциплине ДС. 01.02 «Современные проблемы химических источников тока и методы исследования» 240302.65 «Технология электрохимических производств» (стр. 2 )

Учебным планом не предусмотрен

6. Перечень лабораторных работ № те­ Всего ча­ №за Тема лабораторной работы мы сов ня- тия 1 2 3 4 1 6 1 Определение коэффициентов диффузии из электро­ химических измерений 1 1.1. Потенциостатическим методом 1.2. Гальваностатическим методом 1 5 2 Определение адсорбции 2.1. С помощью основного потенциостатического мето- да 2.2. Определение адсорбции с помощью метода хроно- потенциометрии 1 4 4 Нанесение слоев сплавов методом катодного вне­ дрения в потенциосгатическом режиме 1 4 5 Определение степени восстановленное™ соедине­ ний переходных металлов путем измерения равно­ весного потенциала 1 4 6 Определение энергии активации электрохимиче­ ской реакции 2 4 7 Метод инверсионной вольтамперометрии 3 4 8 Исследование кинетики электрохимической реак­ ции методом переменного тока 3 4 9 Исследование емкости двойного электрического слоя методом переменного тока 4 4 10 Определение температуры приэлектродного слоя 4 11 Циклирование электрода в гальваностатическом

			режиме
	4	12	Циклирование электрода в потенциодинамическом
			режиме. Метод циклической хроновольтамперо-
			метрии
	4	13	Знакомство с работой цифрового потенциостата в
			комплекте с ЭВМ

7. Задания для самостоятельной работы студентов

1.  Методы описания электрохимической кинетики в рамках теории замед­ленного разряда Red-Ox систем. Константы скорости ке и к в электрохи­мии, их размерность. Описание кинетики в симметричном виде через ks. Связь ка, ки, φр и φор. Токи обмена, их зависимость от концентрации, стандартные токи обмена. Экспериментальное определение токов обмена (общее описание, из каких методов) и расчет по ним коэффициентов пе­реноса.

2.  Особенности двух стадийной кинетики окисления - восстановления, где перенос заряда происходит в две ступени. Кривые перенапряжения и их особенности в этих случаях. ( см. Лосев). Зависимость токов обмена от концентрации в этом случае.

3.  Особенности кинетики стадийных реакций с образованием промежуточ­ных адсорбционных продуктов. Современные теории перенапряжения водорода на металлах с низким перенапряжением с учетом энергетиче­ской неоднородности и адсорбции промежуточных продуктов

(см. Гилеади и др.)

4.  Осложнения, связанные с процессом электрокристаллизации. Применение амальгамы для идеализированных случаев. Современные представления о росте граней идеального и неидеального кристалла, цен­тра кристаллизации. Азатомы и описание кинетики электрокристаллиза­ции (см. Феттера). Дефекты кристаллов, их свойства, поведение и влия­ние на свойства металлов, в том числе и на электрохимические.

5.  Классические методы решения уравнений диффузии. Уравнения Фика, и использование для решения задач теории концентрационных волн в потенциостатическом и гальваностатическом режиме.

6.  Вынужденная диффузия в жидкости, движущейся вдоль направления Диффузии. Закон Смолуховского.

7.  Решение уравнений диффузии в турбулентных потоках.

8.  Основы анализа различных типов электрохимических реаукций электри­ческими методами.

9.  Потенциодинамический метод в концентрационных системах. Металл в растворе своих ионов - анодная и катодная развертки. Анализ получаю­щихся функций, их асимптотическое представление, влияние v В/с, Со - Окислительно - восстановительные системы и амальгамные. Получение решения в интегралах свертки, методы вычисления, влияние v В/с, С°ох и С°к. Рассмотрение частного случая осциллографической полярографии (вольтометрия), ее практическое оформление и преимущества. Полностью необратимый случай окислительно-восстановительных реак­ций - его особенности.

10.  Общая и частная теория Фарадеевского импеданса.

Ячейка для измерения в переменном токе, ее полная эквивалентная схе­ма, требования к вспомогательному электроду и электроду сравнения. Методы расчета сопротивления электролита. Импеданс рабочего элек­трода- фарадеевская и нефарадеевская части. Методы измерения импе­данса - мостовые, фазочувствительный милливольтметр, трех измере

ний, синхронной регистрации гармоник Z = / Z/ е ±JφЭлементарная теория фарадеевского импеданса. Импеданс концентраци­онной поляризации и установившиеся концентрационные волны в растворе. Импеданс окислительно - восстановительной реакции с учетом стадии переноса электрона, а также импеданса ртутного электрода. Теория переменно точной полярографии. Импеданс неравнодоступной поверхности - импеданс длинного капилляра. Импеданс простейших гомогенных химических реакций и анализ его частотной зависимости. Феноменологическая теория импеданса концентраци­онных систем в общем случае вблизи потенциала равновесия. Феноменологиче­ская теория импеданса реакции адсорбции с переносом заряда. Зависимость ад - соорбционной псевдоемкости от потенциала и частоты. Современное состояние вопроса фарадеевского импеданса. Общий подход от кинетической схемы про­цесса к его фарадеевскому импедансу в терминах преобразования Лапласа. Трудности современных теорий импеданса.

Методы графического анализа результатов измерения импеданса. Диа­граммы на комплексной плоскости для простейших эквивалентных электриче­ских систем.

11.  Методы статистической обработки экспериментальных данных.

12.  Программирование электрохимических процессов ( модели физические, логические, математические)

8. Курсовой проект

Учебным планом не предусмотрен

J. Примерные темы курсовых работ

1.  Электрохимическое поведение меди в системе Са (Ва ) - Y - Си - О и возможность образования структур ВТСП.

2.  Поверхностная концентрация вакансий для металлов ( Al, Mg, Zn, РЗЭ, Pb, Cd, Ni, Fe, Cr, Co) и электрохимические методы ее определения.

3.  Интерметаллические соединения и твердые растворы: Механизм и кине­тика их катодного образования и анодного растворения.

4.  Реакции взаимодействия водорода с металлами, их кинетика и механизм.

5.  Механизм и кинетика гетеропереходов в пленочных (- Me - ПП - поли­мер, графит - Me - полимер, графит - Me - ПП) электрохимических си - темах.

6.  Электрохимические исследования ион-молекулярных взаимодействий в растворах солей металлов.

7.  Ориентированная электрокристаллизация. Моделирование и расчет пе­риодических явлений на растущем слое осадка сплава.

8.  Взаимосвязь между электрохимическими свойствами мембран и их структурой: сравнение мембран керамических, полимерных и биомем­бран.

9.  Ориентированная электрокристаллизация в условиях сопутствующего процесса выделения водорода.

10.  Кинетика и механизм химического наращивания слоев меди и никеля на графит и углеграфитовые материалы.

11.  Электрохимическая генерация сольватированных электронов и их уча­стие в электродных процессах.

12.  Электрохимическое поведение оксида меди и оксида меди, модифициро­ванного иттрием и лантаном, в растворах солей щелочных и щелочнозе­мельных металлов.

13.  Кинетика сопряженных электрохимических реакций при химической ме­таллизации (никелирование, меднение...).

14.  Роль диффузии в электрохимических реакциях и электрохимические ме­тоды определения диффузионных констант.

15. Современные представления о кинетике и механизме твердофазных электрохимических реакций.

16.  Роль адсорбции в электрохимических реакциях и электрохимические ме­тоды ее определения.

17.  Резонансная природа неустойчивостей на границах области идеальной поляризуемости электродов.

18.  Оксидные наноструктуры кака зарядно-аккумулирующие материалы.

19.  Кинетика и механизм соадсорбции компонентов раствора на металличе­ских (или оксидно-металлических электродах).

20.  Квантово-химическое исследование взаимодействия молекул воды с по­верхностью металлических электродов.

21.  Модель процесса сорбции водорода металлическими электродами.

10. Раечетно- графическая работа

Учебным планом не предусмотрена

11.Контрольная работа

Учебным планом не предусмотрена

12.1Экзаменационные вопросы

I Современные проблемы и методы исследований в гальванотехнике