(M)H吸附+(M)H吸附→(M)H2(化學脫附)或一個氫離子放電并同時與一個吸附氫原子復合
H++(M)H吸附+(M)e→(M)H2(電化學脫附)
(4)氫分子形成氣泡離開電極表面。
在分步反應中,反應速度最慢的步驟是整個氫去極化過程的控制步驟。對大多數金屬來說,第(2)電化學步驟是控制步驟。有少數金屬如Pt是第(3)復合脫附步驟,是控制步驟。
值得注意的是,涉及析氫腐蝕時,對有些金屬,如Fe,在其表面吸附的氫原子,部分會向金屬內部擴散,這就有可能導致金屬發生氫脆。如對碳鋼設備進行陰極保護時,若保護電位過負,大量的析氫,會有氫原子向金屬中滲透,有可能引起氫脆,反使設備受損。
氫去極化的陰極極化曲線
典型的氫去極化陰極極化曲線如圖1所示。
由于析氫過程中的阻力,氫的析出電位要比氫的平衡電位更負些。
由圖可見,當電圖位比Ee,H更負時才有氫的析出,而且電位越負,析出的氫越多,電流密度也越大。
在一定的電流密度i1下,氫的平衡電位Ee,H與析氫電位Ek之間的差值就是該電流密度下的氫過電位,即
ηH=Ee,k一Ek
當電流大到一定程度時,氫過電位與電流密度的對數之間成直線關系,服從塔菲爾公式。
ηH=aH+bH1gi
式中常數aH與電極材料、表面狀態、溶液組成等有關。常數bH與電極材料無關。
由于不同材料的電極表面對氫離子還原反應有不同的催化作用,因此,氫在不同材料的電極上析氫的過電位差別很大,通常,根據a值大小將金屬分為三類:
(1)高氫過電位金屬,主要有鉛、汞、鋅、錫等。
(2)中氫過電位金屬,主要有鐵、鉆、鎳、銅等。
(3)低氫過電位金屬,主要是鉑和鈀等鉑族金屬。
氫去極化腐蝕的特點和影響因素
從熱力學角度講,金屬的電極電位越負,發生氫去極化腐蝕的傾向越大,一般說來,許多黑色金屬和它們的合金在酸性溶液中都屬于氫去極化腐蝕。
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標簽: 腐蝕氫去極化氧去極化腐蝕

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