定 价：69 元
丛书名：国家级一流本科专业建设成果教材，化学工业出版社“十四五”普通高等教育规划教材
- 作者：孙春文 编著
- 出版时间：2025/11/1
- ISBN：9787122488152
- 出 版 社：化学工业出版社
适用读者:本书既适合作为高等院校储能科学与工程、氢能科学与工程、新能源科学与工程、碳储科学与工程等专业的电化学课程教材，也适合化学工业、冶金、能源、环境保护、机械制造等领域从事与电化学相关工作的科技人员参考使用。
- 中图法分类：O646
- 页码：294
- 纸张：
- 版次：01
- 开本：小16开
- 字数：(单位：千字)
《应用电化学》是电化学相关专业的基础教材，介绍了电化学发展历史和电化学应用领域发展现状以及电化学理论基础（包括电化学体系构成、电化学热力学和动力学等）、研究方法（包括各种常见的电化学测试方法）、电催化过程（包括氢电极反应、氧电极反应、有机反应的电催化氧化、CO2电还原、电化学合成氨）与应用实践（化学电源、金属表面精饰、无机物电解、有机电解合成、电化学传感器和电化学腐蚀与防护），构建了完整的应用电化学知识体系。书中内容深入浅出、图文并茂，且注重理论联系实际，并融入科研项目的研究成果以及相关领域的国际前沿研究进展，反映了电化学学科在服务国家“双碳”战略和新兴产业发展中的重要作用。
本书既适合作为高等院校储能科学与工程、氢能科学与工程、新能源科学与工程、碳储科学与工程等专业的电化学课程教材，也适合化学工业、冶金、能源、环境保护、机械制造等领域从事与电化学相关工作的科技人员参考使用。
孙春文，中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院教授，博士生导师，科技部中国-西班牙能源材料联合实验室主任，储能材料与器件实验室负责人。2006年毕业于中国科学院物理研究所，获理学博士学位，导师陈立泉院士。毕业后先后在德国慕尼黑工业大学物理系、加拿大国家研究院燃料电池创新研究所、美国德州大学奥斯汀分校材料研究所任博士后（合作导师JohnBGoodenough教授，美国两院院士，2019年诺贝尔化学奖得主）和助理研究员；2011年入选中科院物理所引进国外杰出人才计划，回到中科院物理研究所清洁能源重点实验室任副研究员；2015年被中国科学院大学北京纳米能源与系统研究所引进，任研究员、博士生导师、课题组组长、所学术委员会委员；2021年3月以高层次人才被中国矿业大学（北京）引进到化学与环境工程学院工作。近年来，研究工作主要集中在纳米结构材料的合成、表征及其在能量转换与存储器件中的应用（锂/钠离子电池，全固态电池，金属空气电池，燃料电池）。已在JACS,Energy&Environ.Sci.,Adv.Mater.,Adv.EnergyMater.,Adv.Funct.Mater.,ACSNano等国际重要学术期刊上发表论文180篇，引用超过17200次（GoogleScholar），16篇ESI高被引和热点论文，39篇论文他引超过100次，单篇zui高引用1531次；申请25项中国发明专利，19项已获授权。应邀编写英文专著2本，6章节，中文专著2章节。 作为负责人，目前主持在研国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项项目1项，承担企业委托横向课题2项，国家实验室开放基金2项；主持并已结题国家重点基础研究发展计划（973）项目1项和国家自然科学基金面上项目3项，结题国家重点研发计划项目1项。所获奖项和荣誉：2011年中科院物理所引进国外杰出人才计划入选者，2013年获得军队科技进步二等奖，2014年英国huangjia化学会（RSC）Top1%高被引作者，2017年获得国际先进材料协会（IAAM）科学家奖（瑞典），连续六年入选爱思唯尔(Elsevier)材料科学领域（2018，2019）和化学领域（2020~2023）中国高被引学者，2020年获中国物理学会年度zui有影响论文奖，2021-2022年Wiley高被引作者，2022年北京市普通高校优秀本科生毕业论文优秀指导教师，2023年全国石油和化工教育优秀教学团队，连续多年入选美国斯坦福大学发布的全球前2%dingjian科学家职业生涯影响力榜单和全球前2%dingjian科学家年度影响力榜单，被聘请担任全球能源奖（TheGlobalEnergyPrize，俄罗斯）评审人（2020~2023）、国家重点研发计划“氢能技术”、“储能与智能电网技术”、“稀土新材料”、“高端功能与智能材料”重点专项、战略性国际科技创新合作重点专项、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、北京市科学技术奖以及以色列、智利、香港和澳门等项目评审人。
第1章 绪论 1
1.1电化学的形成与发展 1
1.2电化学应用领域 3
1.3电化学测试技术发展趋势 10
参考文献 11
第2章 电化学理论基础 12
2.1导体和电化学体系 12
2.1.1两类导体 12
2.1.2电化学体系的基本单元 13
2.2两类电化学装置 16
2.3法拉第定律 17
2.4电解质溶液与固体电解质 18
2.4.1电解质的活度 18
2.4.2离子在电场作用下的运动 19
2.4.3离子氛理论 23
2.4.4固体电解质 24
2.5电化学热力学 27
2.5.1相间电势与可逆电池 27
2.5.2电极电势 31
2.5.3液体接界电势 35
2.6非法拉第过程及电极/溶液界面的性能 35
2.6.1电极的电容和电荷 36
2.6.2双电层理论 36
2.6.3零电荷电势与表面吸附 39
2.7电化学动力学 40
2.7.1电极反应种类 40
2.7.2不可逆的电极过程 41
2.7.3电极极化及影响电极反应速率的因素 42
2.7.4稳态极化电流通过时的动力学公式 44
2.7.5双电层结构对电子转移步骤反应速率的影响 48
2.8物质传递控制反应 48
2.8.1物质传递的形式 48
2.8.2稳态物质的传递 49
思考题 51
参考文献 51
第3章 电化学研究方法 52
3.1稳态和暂态 52
3.2三电极体系与电流、电位的测定 53
3.2.1三电极体系 53
3.2.2电流与电极电位的测量 54
3.3线性电位扫描法 56
3.3.1单程线性电位扫描法 58
3.3.2循环伏安法 58
3.4单电势阶跃法 61
3.5恒电流法 62
3.6恒压直流极化法 64
3.7恒电流间歇滴定技术（GITT） 64
3.8电化学交流阻抗谱 65
3.8.1电工学基础知识 66
3.8.2阻抗复平面图 68
3.8.3电化学体系的等效电路与阻抗谱 69
3.8.4阻抗谱的半圆旋转现象与常相位元件 72
3.8.5阻抗谱的数据处理与解析 72
3.8.6电化学阻抗谱的应用 74
3.9旋转圆盘电极 76
3.10光谱电化学方法及原位表征技术 80
思考题 83
参考文献 83
第4章 电催化过程 84
4.1电催化原理 84
4.1.1电催化的类型及一般原理 84
4.1.2影响电催化性能的因素 86
4.1.3电催化活性描述符 87
4.1.4评价电催化性能的方法 89
4.2氢电极反应的电催化 91
4.2.1氢还原反应的电催化 91
4.2.2氢氧化反应的电催化 94
4.3氧电极反应的电催化 94
4.3.1氧气的电催化还原反应 95
4.3.2氧析出反应的电催化 100
4.4有机小分子的电催化氧化 101
4.4.1有机小分子在纯金属电催化剂上的氧化 102
4.4.2有机小分子在二元或多元金属电催化剂上的氧化 102
4.4.3有机小分子在金属及金属氧化物催化剂上的氧化 103
4.4.4有机小分子氧化电催化剂的表征及反应机理探讨 103
4.5二氧化碳电还原 105
4.5.1电化学能源转化概述 105
4.5.2二氧化碳电还原 106
4.5.3影响二氧化碳电还原反应性能的因素 108
4.6电化学合成氨 109
4.6.1电催化NRR工艺概述 109
4.6.2电催化NRR电极反应过程及技术难点 110
4.6.3电催化NRR性能优化措施 112
4.6.4电催化NRR装置系统的改进及优化 112
4.6.5商用电化学合成氨 117
思考题 119
参考文献 119
第5章 化学电源 121
5.1概述 121
5.1.1主要术语 121
5.1.2化学电源的主要性能 122
5.1.3化学电源的选择和应用 126
5.2一次电池 129
5.2.1一次电池的通性及应用 129
5.2.2碱性锌锰电池 130
5.2.3其他几种锌一次电池 131
5.2.4锂电池 133
5.3二次电池 135
5.3.1二次电池的一般性质及应用 135
5.3.2铅酸蓄电池 136
5.3.3碱性Ni/Cd电池 139
5.3.4氢镍电池 140
5.3.5锌离子电池 143
5.3.6锂离子电池 145
5.3.7钠离子电池 157
5.3.8固态电池 162
5.4超级电容器 166
5.4.1超级电容器的工作原理 166
5.4.2电容与孔尺寸的关系 169
5.4.3超级电容器的自放电 169
5.5燃料电池 170
5.5.1燃料电池的历史和发展 170
5.5.2燃料电池的特点和分类 171
5.5.3碱性燃料电池 174
5.5.4磷酸燃料电池 175
5.5.5熔融碳酸盐燃料电池 176
5.5.6质子交换膜燃料电池 177
5.5.7固体氧化物燃料电池 183
思考题 189
参考文献 190
第6章 金属的表面精饰 192
6.1金属电沉积 192
6.1.1简单金属离子的还原 192
6.1.2金属络离子的还原 193
6.1.3金属共沉积原理 194
6.1.4金属电结晶动力学 194
6.1.5金属电沉积过程中表面活性物质的作用 196
6.1.6金属锂沉积实例 197
6.2电镀 199
6.2.1镀层的主要性能 199
6.2.2影响镀层质量的因素 200
6.2.3电镀生产工艺 201
6.2.4几种典型的电镀过程 202
6.2.5电镀实例——铁基上进行防护装饰性镀铬 207
6.3高端电子电镀 209
6.3.1芯片制造电子电镀产业现状与发展趋势 210
6.3.2电镀工艺在高端制造中的应用 211
6.3.3金属铜电沉积在芯片制造中的应用 213
6.3.4焊料凸点电镀 219
6.4金属的阳极氧化 223
6.4.1金属阳极氧化原理 223
6.4.2铝的阳极氧化 224
6.4.3钛的阳极氧化 226
思考题 227
参考文献 228
第7章 无机物的电解工业 229
7.1电解合成 229
7.1.1电解合成法的优点 229
7.1.2电解合成的缺点 229
7.1.3几个重要的基本概念和术语 230
7.2氯碱工业 231
7.2.1氯碱电解生产方法 231
7.2.2节能降耗 235
7.3氯酸盐和高氯酸盐的电合成 235
7.3.1氯酸钠 235
7.3.2高氯酸盐 236
7.4锰氧化物的电解合成 237
7.4.1二氧化锰 237
7.4.2高锰酸钾 237
7.5水的电解 238
7.5.1碱性电解水（AWE） 239
7.5.2质子交换膜（PEM）电解水 241
7.5.3阴离子交换膜（AEM）电解水 243
7.5.4固体氧化物电解池电解水（SOEC） 244
7.6电化学冶金 246
7.6.1电解铝 246
7.6.2电解锰 247
7.6.3电化学提锂 247
思考题 250
参考文献 250
第8章 有机物的电解合成 251
8.1概述 251
8.2己二腈的电合成 252
8.3电合成尿素 256
8.4电合成乙醇 258
8.5电合成淀粉 260
8.6人工光合作用 260
8.6.1光电催化水分解原理 260
8.6.2Z机制全解水 262
8.6.3液态阳光 262
8.6.4人造树叶——水分解和合成气生产 263
8.7生物质电化学氧化能源催化反应耦合系统 264
8.7.1生物质电化学氧化能源催化反应耦合系统的组成与基本原理 264
8.7.2耦合的PEC系统用于增值化学品生产 265
思考题 267
参考文献 267
第9章 电化学传感器 268
9.1概述 268
9.2氧浓差电化学传感器 270
9.3NO电化学传感器 273
9.4电化学生物传感器 274
9.4.1电化学生物传感器的基本原理 274
9.4.2电化学生物传感器的电极 275
9.4.3葡萄糖电化学生物传感器 276
9.4.4酶传感器、微生物传感器和酶免疫传感器 277
思考题 278
参考文献 278
第10章 电化学腐蚀与防护 280
10.1金属腐蚀与防护的意义 280
10.2金属的电化学腐蚀 281
10.3腐蚀电池 283
10.4电势pH图及其在金属防护中的应用 285
10.4.1FeH2O体系的φpH图的构作 285
10.4.2FeH2O体系的φpH图在金属防护上的应用 287
10.5金属的电化学防腐蚀 290
10.5.1金属镀层 290
10.5.2阳极保护 290
10.5.3阴极保护 291
10.5.4缓蚀剂保护 292
10.5.5氧化物涂层 292
思考题 293
参考文献 294
精品教材 更多
