電化學（Electrochemistry），是研究化學現(xiàn)象與電現(xiàn)象之間的相互關(guān)系以及化學能與電能相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的學科。電和化學反應相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實現(xiàn)，二者統(tǒng)稱電化學，后者為電化學的一個分支，稱放電化學。通常情況下，電化學往往專指“電池的科學”，其常用于化學電源、電解、金屬腐蝕與防護方面等。
電化學的研究內(nèi)容包括兩個方面：?一是電解質(zhì)的研究，即電解質(zhì)學，其中包括電解質(zhì)的導電性質(zhì)、離子的傳輸性質(zhì)、參與反應離子的平衡性質(zhì)等，另一方面是電極的研究，即電極學，其中包括電極的平衡性質(zhì)和通電后?的極化性質(zhì)。電極反應是一種特殊的氧化還原反應，其反應空間分開進行的，而且是等物質(zhì)的量進行的，即服從邁克爾·法拉第定律。電化學反應會受電解質(zhì)溶液、電極電勢、電極的極化、金屬的鈍化和活化等因素的影響。
電化學可應用于化學電源，如鋰離子電池、燃料電池、電化學超級電容器等；金屬腐蝕與防護；電解用于冶煉、精煉金屬，制備無機化合物、有機化合物等化工產(chǎn)品；表面處理及精飾，如各種電鍍、化學鍍、電鑄、陽極氧化、電泳涂漆等；電合成，如氯酸鹽、高氯酸鹽、聚己二酰己二胺原料已二等的合成；電化學分離，如工業(yè)生產(chǎn)或廢水處理；電分析化學，利用物質(zhì)的電學和電化學性質(zhì)進行表征和測量； 電化學發(fā)光免疫分析以三聯(lián)吡釕作為標記物，直接標記抗原或抗體；生物電化學傳感器，例如，葡萄糖生物傳感器是臨床糖尿病診斷和患者血糖水平監(jiān)測的重要工具，納米生物傳感器被廣泛應用于生理過程的模擬、跟蹤，活體檢測、在線分析，生物芯片及生物燃料電池等方面。
定義
電化學是物理化學學科的一個分支，其是從電學現(xiàn)象與化學現(xiàn)象的聯(lián)系去尋找化學變化規(guī)律的學科。經(jīng)典電化學的主要理論支柱是電化學熱力學、界面雙電層和電極過程動力學。電化學熱力學適用于平衡電化學體系，電極過程動力學適用非平衡電化學體系，雙電層則為二者變化的橋梁。現(xiàn)代電化學又將統(tǒng)計力學和量子力學引入電化學的理論體系，開辟了在微觀水平研究電化學的新領(lǐng)域。
因為電化學最早的研究對象是電池、電解、電鍍過程，所以最初把電化學看作是研究電現(xiàn)象和化學現(xiàn)象之間的關(guān)系及電能和化學能之間的相互轉(zhuǎn)化及轉(zhuǎn)化過程中有關(guān)規(guī)律的科學。這些關(guān)系包括兩個方面：原電池裝置—當體系內(nèi)自動發(fā)生一個化學變化時，體系產(chǎn)生電能；電解池裝置—在外加電壓作用下體系內(nèi)發(fā)生化學變化。在第一種變化中化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽诘诙N變化中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能。
電和化學反應相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實現(xiàn)，二者統(tǒng)稱電化學，后者為電化學的一個分支，稱放電化學。通常情況下，電化學往往專指“電池的科學”。
電化學研究的對象包括三個部分：第一類導體、第二類導體、兩類導體的界面性質(zhì)以及界面上所發(fā)生的一切變化。因此電化學也可定義為：研究出現(xiàn)在一個電子導體相和一個離子導體相帶電界面上的各種效應的科學。
相關(guān)理論
電化學熱力學
原電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/hebeideji/3552382383681564424.html">電能的裝置，說明原電池的電能來源于化學反應。由吉布斯函數(shù)的判別式可知，在等溫、等壓及可逆的條件下，體系吉布斯函數(shù)的改變值等于體系所做的最大可逆非體積功，即。若此處非體積功即為電工。對一恒溫、恒壓下的可逆電池，若發(fā)生了1mol反應，輸出的電子為zmol（即陰、陽極發(fā)生得失zmol電子的化學反應），則每摩爾反應的電功等于摩爾電池反應的電量與電池電動勢的乘積，故有
由，則有
此關(guān)系說明：可逆電池的電能來源于化學反應的化學能。這個關(guān)系十分重要，它是聯(lián)系熱力學與電化學的橋梁。有了它就可以通過可逆電池電動勢的測定等電化學方法求得反應的，并通過化學熱力學中的基本公式，可以求得電池中化學反應的熱力學平衡常數(shù)值，也可以較精確地計算反應的和等熱力學函數(shù)的改變值，進而解決熱力學問題。同時也揭示了化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿淖罡呦薅龋瑸楦纳齐姵匦阅芑蜷_發(fā)新的化學電源提供了理論依據(jù)。
界面雙電層
絕大多數(shù)分散相粒子與極性溶液或極性介質(zhì)相接觸時，兩相界面上都將帶電（特殊條件除外）。即使是石蠟一類的惰性碳氫化合物，在水溶液通過時，表面也帶電荷。?一般認為帶電的機理是：溶解、電離、吸附、極化等等。當分散體系表面帶電時，還會吸引與表面電荷相反的水溶液中的離子（也稱反離子，或稱配衡離子）在其周圍，以使整個體系成為電中性。這樣就構(gòu)成了雙 電層。構(gòu)成這些雙電層中電荷的來源可能是：
電極過程動力學
電極是發(fā)生電化學反應的空間，而化學物質(zhì)則是以水溶液的形式出現(xiàn)的。由此，電流、電極、化學溶液組成了電化學體系，而這個體系工作的過程，就是電極過程。電極過程動力學是研究界面上的反應，一般情況下是指固相和液相之間的界面。液相中的反應物質(zhì)在固/液界面反應，生成的產(chǎn)物或者進入溶液，或者以氣體形式離開，或者以固體形式沉積在固體表面，或者進入固體中。電化學是電極過程動力學的基礎(chǔ)理論，電極過程動力學則是電化學應用特別是在電沉積的應用中的基礎(chǔ)理論。
研究內(nèi)容
電化學的研究內(nèi)容應包括兩個方面：
電解質(zhì)學和電極學的研究都會涉及化學熱力學、化學動力學和物質(zhì)結(jié)構(gòu)。電化學的熱力學研究電化學系統(tǒng)中沒有電流通過時系統(tǒng)的性質(zhì)，主要處理和解決電化學反應的方向和傾向問題，電化學動力學研究電化學系統(tǒng)中有電流通過時系統(tǒng)的性質(zhì)，主要處理和解決電化學反應的速率和機理問題。
相關(guān)歷史
早期發(fā)現(xiàn)
一般公認電化學起源于意大利解剖學家伽伐尼（Luigi Galvani 1737～1798）發(fā)現(xiàn)解剖刀或金屬能使蛙腿肌肉抽搐的“動物電”現(xiàn)象。1780年，伽伐尼發(fā)現(xiàn)鐵制解剖刀能使銅盤里的蛙腿肌肉抽縮，因而認為有微電流流過。他于1791年發(fā)表關(guān)于此現(xiàn)象的論文，提出了所謂的“動物電”來解釋此現(xiàn)象，也由此揭開了電化學研究的序幕。
成為化學分支
1792年，意大利物理學家伏打（A.Volta）看過伽伐尼的論文后，也開始研究伽伐尼的青蛙實驗。他發(fā)現(xiàn)，是金屬的接觸作用所產(chǎn)生的電流刺激了青蛙的神經(jīng)，從而引起肌肉的收縮。他還總結(jié)出兩種不同的金屬接觸時會產(chǎn)生電動勢，并排出了一些金屬的電動勢序。 經(jīng)過研究，伏打于1800年發(fā)明了人類第一個電池，它是交替地將銅片和鋅片放在已浸泡了酸溶液的毛氈兩側(cè)疊成的伏打電堆。亞歷山德羅·伏特發(fā)明的電池是人類歷史上第一次產(chǎn)生可人為控制的持續(xù)電流，其標志著電化學這門學科的正式誕生。
伏打電堆發(fā)明的這一年，英國的尼科爾森（W.Nicholson）和卡里斯爾（A.Carlisle）即利用它進行了電解水的嘗試，意大利的布魯納特利（Brugnatelli）也進行了電鍍銀的研究，電化學研究開始迅速發(fā)展。1803年戴維用電解法成功得到鉀和鈉。1833年，英國化學家邁克爾·法拉第（M.Faraday）提出了法拉第定律。其闡明了通過一定電量就能沉積出一定量物質(zhì)的普遍規(guī)律。此外，他還為電化學創(chuàng)造了一系列術(shù)語，如電解、電解質(zhì)、電極、陰極、陽極、離子、陰離子、陽離子等。
1839年，德國物理學家克里斯蒂安·弗里德里希·尚貝（Christian Friedrich?Sch?nbein）提出了燃料電池的原理，并在一些雜志上展示了他發(fā)明的第一個燃料電池。同年，威爾士物理學家、律師威廉·羅伯特·格羅夫（William?Robert?Grove）也發(fā)表了相關(guān)著作。1866年，法國工程師雷克蘭士（G.Lec lanche）發(fā)明了碳鋅電池，這一電池后來成為世界上廣泛使用的化學電池。
隨后，電化學理論又從電極研究和電解液研究兩方面獲得了進一步發(fā)展。19世紀下半葉，赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Helmholtz）和約西亞·吉布斯（J.W.Gibbs）賦予電池的“起電力”（現(xiàn)稱“電動勢”）以明確的熱力學含義。亥姆霍茲于1879年提出了雙電層平板電容器模型，其開啟了“電極/溶液”界面的理論研究。1887年，瑞典化學家斯萬特·阿累尼烏斯（S.A.Arrhenius）提出了電離學說，揭示了電解質(zhì)溶液的本質(zhì)，他也因此獲得了1903年的諾貝爾化學獎。1889年瓦爾特·能斯特（W.H.Nernst）提出了能斯特公式，即用熱力學導出了參與電極反應的物質(zhì)濃度與電極電勢的關(guān)系。
迅速發(fā)展
1902年，美國電化學學會成立。1905年，瑞士化學家塔菲爾（J.Tafel）通過大量實驗結(jié)果總結(jié)出塔菲爾定律，即在電解過程中，電極上的超電勢和通過電極的電流密度成正比，歷史上電極過程動力學研究由此開始。1923年，德拜（P.Debye）和休克爾（E.Hückel）提出了強電解質(zhì)稀溶液理論，大大促進了電化學在理論探討和實驗方法方面的發(fā)展。1924年，捷克化學家海洛夫斯基（Heyrovsky）創(chuàng)立了極譜技術(shù)，他因此獲得1959年的諾貝爾化學獎。
20世紀30年代和50～60年代期間，多種電化學方法和實驗技術(shù)不斷地涌現(xiàn)出來，越來越多的研究證明，電極反應中的許多物種是先吸附在電極表面，然后才發(fā)生電極反應。1950年以后，隨著微電子和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，電化學實驗測試技術(shù)也逐步完善起來。電化學測量技術(shù)系統(tǒng)地發(fā)展了傳統(tǒng)電化學研究方法的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)測試技術(shù)，尤其是暫態(tài)測試技術(shù)，為研究電界面結(jié)構(gòu)和快速的界面電荷傳遞反應打下了基礎(chǔ)。
20世紀70年代興起的電化學現(xiàn)場表面光譜技術(shù)（如紫外可見反射光譜、拉曼光譜、紅外反射光譜、二次譜波、合頻光譜等技術(shù)）、電化學現(xiàn)場波譜技術(shù)，以及非現(xiàn)場的表面和界面表征技術(shù)，尤其是許多高真空譜學技術(shù)，使界面電化學的分子水平研究成為可能。1992年，馬庫斯（Marcus）因電子傳遞理論（包括均相和異相體系的電子傳遞）而獲得1992年的諾貝爾化學獎。
電極反應
電極反應是一種特殊的氧化還原反應。氧化劑與還原劑不直接反應，而通過電子導體來實現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移，即還原劑失去的電子流經(jīng)電子導體轉(zhuǎn)移到氧化劑，電子發(fā)生定向流動。電化學氧化或還原反應都是在電極系統(tǒng)中完成的，電極系統(tǒng)是由兩個相組成，一個相是電子導體相，另一個相是離子導體相，且有電荷通過它們互相接觸的界面在兩相之間進行轉(zhuǎn)移。氧化反應和還原反應是空間分開進行的，而且是等物質(zhì)的量進行的，即服從邁克爾·法拉第定律。
法拉第定律
法拉第于1833年總結(jié)出了二條基本規(guī)則，稱為法拉第定律。
式中—比例系數(shù)；—電極上通過的電量；—通過電極的電流；—電極反應持續(xù)的時間。
式中F—邁克爾·法拉第常數(shù)（96485C/摩爾），即1摩爾電子所帶的電量；z—參與電極反應的電荷數(shù)。
電流效率
法拉第定律是個很嚴格的定律，但在生產(chǎn)實踐中由于副反應的存在，主反應會出現(xiàn)形式上不滿足法拉第定律的現(xiàn)象。但如果把電極上所發(fā)生的所有反應加在一起，則仍然符合法拉第定律。所以，對于所需要的產(chǎn)物來說，存在著效率問題，因而提出了電流效率的概念，用它來表示用于主反應的電量在總電量中所占的比例。
原理
電化學裝置的兩個電極之間存在著電壓，電勢較高的稱為正極，電勢較低的稱為負極。兩個電極上還發(fā)生著不同類型的反應，失去電子，發(fā)生氧化反應的電極稱為陽極；得到電子，發(fā)生還原反應的電極叫做陰極。
電解池
在電解池中，與外電源負極相連的電極是負極，得到電子；與外電源正極相連的電極為正極，失去電子；所以負極是陰極，正極是陽極。以電解HCl溶液來說明電解質(zhì)溶液的導電機理。電解池是由與直流電源相連接的兩個鉑電極插入HCl水溶液而構(gòu)成。當接通電源后，電流流入正極（陽極），電子則由正極流向外電路，再流入負極（陰極）。與此同時，溶液中的H+向陰極遷移，Cl-向陽極遷移。
負極：
正極：
原電池
在原電池中，負極失去電子，經(jīng)過外電路流向正極，正極得到電子；所以負極是陽極，正極是陰極。原電池是將兩個鉑電極插入到電解質(zhì)HCl溶液中，用導線接通外電路，并使氫氣和氯氣分別沖打到金屬片而構(gòu)成。在通入H2電極上，H2失去電子被氧化成H+進入溶液，造成H?電極上電子密度較大，電勢較低，而成為負極。而在通入Cl2的電極上?，Cl2得到電子被還原成Cl-進入溶液，造成Cl2電極上因缺少電子而具有較高的電勢，成為正極。
負極：
正極：
影響因素
電解質(zhì)溶液
凡溶于水后能導電的物質(zhì)叫電解質(zhì)，如鹽酸（HCI）、硫酸（H?SO?）、 氫氧化鈉（NaOH）、?氫氧化（NH4OH)）、 氯化鈉（NaCl）、硝酸鈉（NaNO3）、 氯酸鈉（NaClO3）等酸、堿、鹽都是電解質(zhì)。電解質(zhì)的水溶液稱為電解質(zhì)溶液（簡稱電解液）。電解液濃度是指電解液中所含電解質(zhì)的多少。
電解質(zhì)溶液導電能力與電解質(zhì)在水中的狀態(tài)有關(guān)。如NaCl在水中能100%電離，稱為強電解質(zhì)。強酸、強堿和大多數(shù)鹽都是強電解質(zhì)，它們在水中都能完全電離。弱電解質(zhì)如氨（NH3）、?食用醋酸（CH3COOH）等在水中僅小部分電離成離子，大部分仍以分子狀態(tài)存在。水也是弱電解質(zhì)，它本身也能微弱離解成正的氫離子和負的氫氧根，故導電能力都很弱。
金屬是電子導體，導電能力強，電阻很小，隨著溫度的升高，其導電能力減弱。而電解質(zhì)溶液是離子導體，其導電能力要比金屬導體弱得多，電阻較大。隨著電解質(zhì)溶液溫度的升高，其導電能力增強，在一定限度內(nèi)，隨著濃度增加，其導電能力也增強。但當濃度過高時，由于正、陰離子間的相互作用力增強，其導電能力將有所下降。
電極電位
由于金屬原子都是由外層帶負電荷的自由電子和帶正電荷的金屬陽離子所組成的，即使不接外接電源，當金屬與它的鹽溶液接觸時，也常會發(fā)生電子得失的反應。例如，當鐵與FeCl2水溶液接觸時，由于鐵離子在水中具有的能級比其在溶液中成為水化離子的能級高，且不穩(wěn)定，因此晶體界面上的鐵離子就有與水分子作用生成水化鐵離子進入溶液中的傾向，電子則留在金屬表面上，即Fe→Fe2++2e-（溶解，氧化反應）。這樣金屬上有了多余的電子而帶負電，溶液中靠近金屬表面很薄的一層有多余的鐵離子（Fe2+）而帶正電。隨著由金屬晶體進入溶液的Fe2+數(shù)目增加，金屬上負電荷增加，溶液中正電荷增加，由于靜電引力作用，鐵離子的溶解速度逐漸減慢。同時，溶液中的Fe2+亦有沉積到金屬表面上去的趨向，即 Fe2++2e-→Fe（沉積，還原反應）。隨著金屬表面負電荷增多，溶液中Fe2+返回金屬表面的速度逐漸增加，最后這兩種相反的過程達到動態(tài)平衡。
對于化學性能比較活潑的金屬（如鐵），其表面帶負電，溶液帶正電，形成一層極薄的雙電層，金屬愈活潑，這種傾向愈大。若金屬離子在金屬上的能級比在溶液中的低，即金屬離子存在于金屬晶體中比在溶液中更穩(wěn)定，例如，把銅（Cu）放在CuSO?溶液中，則銅表面帶正電，靠近金屬銅表面的溶液薄層帶負電，也形成了雙電層，金屬愈不活潑，這種傾向也愈大。
在給定溶液中建立起來的雙電層，除了受靜電作用外，由于離子的熱運動，其構(gòu)造并不像電容器那樣生成緊密的雙帶電層，而是使雙電層的離子層獲得了分散的構(gòu)造，只有在界面上極薄的一層，具有較大的電壓，由于雙電層的存在，在正、負電層之間，即金屬和電解液之間形成電位差。金屬和其鹽溶液之間所產(chǎn)生的電勢差稱為金屬的電極電位，或平衡電極電位。
電極的極化
上述平衡電極電位發(fā)生在電極中沒有電流通過的時候。當有電流通過時，電極的平衡狀態(tài)遭到破壞，使陽極電位正向移動（代數(shù)值增大）、陰極電位負向移動（代數(shù)值減小）。這種現(xiàn)象稱電極極化，極化后的電極電位與平衡電位的差值稱為超電位。
金屬的鈍化和活化
電化學反應過程中，陽極表面形成了一層緊密的極薄的覆蓋層或氧的吸附層，使電流通過困難，引起陽極電位正移，反應減慢，稱之為鈍化現(xiàn)象。由于鈍化主要是產(chǎn)生在陽極表面上，因此在利用陽極溶解原理的電化學加工過程中，若陽極溶解過程緩慢，則會影響生產(chǎn)率。
使金屬鈍化膜破壞的過程稱為活化。活化方法很多，例如將電解液加熱，通入還原性氣體或某些活性離子，采用機械辦法破壞鈍化膜等。
生物電化學
生物電化學是電化學、生物化學和生理學等多門學科的交叉學科，它應用電化學的基本原理和實驗方法，在生物體和有機組織的整體以及分子和細胞兩個不同水平上研究或模擬研究電荷在生物體系中的分布、傳輸和轉(zhuǎn)移的規(guī)律。
伽伐尼（Galvani）發(fā)現(xiàn)，鐵制解剖刀能使銅盤里的蛙腿肌肉抽縮，表明動物的機體組織與電之間存在著相互作用。?一切生物體，無論是處于靜止狀態(tài)還是活動狀態(tài)都存在電現(xiàn)象，即生物電現(xiàn)象。例如，肌電、心電、腦電等都屬于生物電現(xiàn)象。
生命現(xiàn)象最基本的過程是電荷運動，生物電流源于細胞膜內(nèi)外兩側(cè)的電壓（生物膜電勢），生物體的代謝以及各種生理現(xiàn)象都伴隨電流和電勢的產(chǎn)生及變化。一般生物細胞膜內(nèi)的K+濃度遠大于細胞膜外的K+濃度，而Na+濃度小于細胞膜外Na+濃度。細胞膜內(nèi)、外濃度差的存在，導致K+由濃度高的膜內(nèi)向濃度低的膜外擴散，Na+由膜外向膜內(nèi)擴散；而膜內(nèi)帶負電荷的蛋白質(zhì)大分子不能通過細胞膜，使膜內(nèi)帶有凈的負電荷，膜外帶有凈的正電荷。膜內(nèi)、外形成的電勢差即膜電勢。膜電勢的大小由膜內(nèi)、外兩側(cè)K+的起始濃度差的大小決定。細胞內(nèi)、外液體組成的電池可表示為
應用領(lǐng)域
電化學廣泛應用于化工、冶金、機械、電子、航空、航天、輕工、儀表、醫(yī)學、材料、能源、環(huán)保等各工程技術(shù)領(lǐng)域之中，主要的實際應用大致分為以下幾方面。
化學電源
在日常生活中，大至汽車的發(fā)動、輪船的航行與飛船的飛行，小到鐘表的走動，都需要化學電源。化學電源是把化學能轉(zhuǎn)換成電能的裝置，也就是通常所說的電池，例如鋅錳電池、鉛酸汽車電瓶、鎘蓄電池、氫鎳蓄電池、金屬鋰電池、鋰離子電池、燃料電池、空氣電池、液流電池，以及介于傳統(tǒng)靜電電容和電池之間的新型的儲能器件電化學超級電容器等。在許多微系統(tǒng)中，電源的重量占了整個體系重量的1/5～1/4。例如，微型飛機總質(zhì)量為一百克左右，而其電源質(zhì)量就高達二十余克。
燃料電池的發(fā)電效率高，電化學能量轉(zhuǎn)換的綜合效率可達80％。電化學超級電容器由于其容量密度極大，從而適合工作于要求瞬間釋放超大電流的場合，如可用作電池補充的功率源。
金屬腐蝕與防護
金屬表面由于外界介質(zhì)的化學或電化學作用而造成的變質(zhì)及損壞現(xiàn)象或過程稱為腐蝕。將金屬置于大氣中，在金屬表面就會形成一層肉眼看不見的很薄的液膜。液膜中可溶解酸性氣體如CO2、SO2、NO2等（與空氣污染有關(guān)），成為電解質(zhì)溶液。大多數(shù)金屬（除貴金屬外）在這樣的條件下，就自發(fā)地以金屬離子的形式溶入液膜，金屬中剩余的電子則將H+還原為H2，這樣在金屬表面就形成了腐蝕微電池，使腐蝕過程繼續(xù)發(fā)生。
電化學保護是對金屬施加外電壓，使其電位移向免蝕區(qū)或鈍化區(qū)以減小或防止腐蝕的方法。其只適用于電化學腐蝕情況，按作用原理可分為陰極保護和陽極保護。陰極保護的作用原理是通過對被保護結(jié)構(gòu)物施加陰極電流使其陽極腐蝕溶解速度降至最低。
陽極保護是將被保護設(shè)備與外加直流電源的正極相連。在一定的電解質(zhì)溶液中將金屬進行陽極極化至一定的電勢，如果在此電位下金屬處于鈍態(tài)并維持其鈍態(tài)，則陽極溶解過程受到抑制，從而使金屬的腐蝕速率顯著降低，這樣設(shè)備就得到了保護。金屬發(fā)生鈍化的實質(zhì)是其表面形成了氧化物固體膜或吸附膜，阻礙了陽極溶解過程的正常進行。
電解
利用電解可冶煉、精煉金屬，制備無機化合物、有機化合物等化工產(chǎn)品。電解冶金是通過電解法使金屬離子在陰極還原析出，按其過程的目的及特點，可分為電解提取和電解精煉。電解提取時采用不溶性陽極，使電解液中的金屬離子在陰極還原，制得純金屬。電解精煉則采用以其他方法煉制的粗金屬作為陽極進行電解，通過選擇性的陽極溶解及陰極沉積，達到分離雜質(zhì)和提純金屬的目的。
電解加工是在高電流密度下，于流動的電解液中，以被加工的金屬工件作為陽極，利用陽極溶解原理進行金屬加工方法。電解加工以其加工速度快、表面質(zhì)量好、凡金屬都能加工而且不怕材料硬、韌等優(yōu)點，特別適用于形狀復雜的零件和鎢鋼材料的加工，廣泛用于航空工業(yè)、軍事工業(yè)、發(fā)電設(shè)備業(yè)加工各種葉片、葉輪、模具和其他零件。
表面處理及精飾
表面處理工藝包括各種電鍍、化學鍍、電鑄、陽極氧化、電泳涂漆等，目的是在基體材料表面上形成一層具有特定功能的表層。電鍍是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程。為了節(jié)約金屬，減輕產(chǎn)品重量和降低成本，越來越多地采用非金屬，尤其是塑料來代替金屬。表面處理能為基體提供各種耐蝕性、裝飾性或功能性涂鍍層，種類繁多、應用廣泛。如在鋼鐵表面鍍鋅、鍍鎘、鍍錫或鍍鋅合金可提高耐蝕性，槍炮管內(nèi)的硬鉻鍍層具有耐磨性，軸瓦上的鉛錫合金鍍層具有減摩性，轉(zhuǎn)子發(fā)動機內(nèi)腔的鉻鍍層是抗高溫氧化鍍層，機械零件上的銅鍍層能防止基體鋼鐵進行熱處理時滲碳。在電子信息產(chǎn)業(yè)微型化過程中，芯片制作、微機電系統(tǒng)等的發(fā)展，都離不開電鍍工藝。
用塑料代替金屬可減輕產(chǎn)品重量和降低成本。塑料在電鍍前一般需要經(jīng)過除油、粗化、敏化、活化、化學沉積金屬膜（化學鍍鎳、化學鍍銅等）后，方能進行電鍍。電鍍后的塑料制品表面是金屬，能夠?qū)щ姟Т拧⒑附樱伊W性能、熱穩(wěn)定性和防老化能力等都有所提高。
電合成
電合成是指利用電解氧化（在陽極）和電解還原（在陰極）合成無機化合物或有機化合物的制備物質(zhì)的方法。例如，氯酸鹽、高氯酸鹽、高錳酸鹽、過硫酸鹽等無機物就是無機電合成（電解氧化）的產(chǎn)品。有機電合成如聚己二酰己二胺原料已二腈（用丙烯腈為原料在鉛陰極上電還原制造己二腈）、塑料原料三聚氰胺、鈣片主要成分葡萄糖酸鈣的合成。
電化學分離
電化學法分離如應用于工業(yè)生產(chǎn)或廢水處理中的電滲析法、電凝聚法、電氣浮法、電氧化法、電還原法、電吸附法等分離技術(shù)。其一般會配合離子交換膜使用。電化學常用于解決環(huán)境污染問題，該方法治理廢水一般無需添加化學藥品，設(shè)備體積小，污泥量少，后處理極為簡單，用電還原法處理重金屬廢水還可回收金屬。利用電化學手段分離溶液中的金屬離子、有機化合物的方法，共分四類：
控制電位的電解分離法
當溶液中存在兩種或兩種以上的金屬離子時，如果它們的還原電位相近，則在電解時都會還原析出，達不到分離的目的。至于選擇什么電位要看實驗條件應用此法時，后被電解的離子的濃度不能超過先被電解的離子的濃度。
H+在汞陰極上被還原時，有很大的超電壓，所以在酸性溶液中可以分離掉一些容易被還原的金屬離子，使一些重金屬（如銅、鉛、鎘、鋅）沉積在汞陰極上，形成汞齊，同時保留少量不容易被還原的離子，如堿金屬、堿土金屬、鋁、鐵、鎳、鉻、鈦、釩、鎢、硅等。
內(nèi)電解分離法?
在酸性溶液中，利用金屬氧化-還原電勢的不同，可以組成一個內(nèi)電解池，即不需要外加電壓就可以進行電解。例如要從大量鉛中分離微量銅，在硫酸溶液中Cu比Pb先還原，因此可將鉛板作為一個電極，與鉑電極相連，組成一個內(nèi)電解池，它產(chǎn)生一個自發(fā)的電動勢，來源于Pb的氧化和Cu的還原。這個電動勢使反應能夠進行，直到電流趨近于零時，內(nèi)電解池就不再作用了。內(nèi)電解可以分離出微量的容易還原的金屬離子，缺點是電解進行緩慢，因此應用不廣。
電滲析法
液體中的離子或荷電質(zhì)點能在電場的影響下遷移。由于離子的性質(zhì)不同，遷移的速率也不同，正負電荷移動的方向也不同。當在電池的兩極加上一個直流電壓時，可以把一些有機化合物的混合物分離。如臨床實驗中常用此法研究蛋白質(zhì)，將試樣放在一個載器上，外加電場后，荷電質(zhì)點沿著載器向電荷相反的電極遷移，因它們移動的速率不同而分離，一般能把血清蛋白分成五部分。改進實驗技術(shù)可使?jié)饪s斑點的寬度達到25微米左右，然后進行電滲析，可將血清蛋白分成二十個很清晰的部分。
電分析化學
電分析化學是利用物質(zhì)的電學和電化學性質(zhì)進行表征和測量的分析方法。它是使待測對象組成一個電化學池，通過測量電勢、電流、電量或電導等物理量，實現(xiàn)對待測物質(zhì)的組成及含量的分析。早期有庫侖滴定法、電導滴定法、高頻滴定法等。 也可以分為電勢分析法、極譜和伏安法。極譜法標志著電分析方法的發(fā)展進入了新的階段，溶出伏安法、微電極伏安法等分析方法不但易于實現(xiàn)連續(xù)自動記錄分析結(jié)果，而且還有利于對痕量物質(zhì)的檢測。
電化學發(fā)光免疫分析
電化學發(fā)光是指由電場誘導的化學發(fā)光過程。其中電化學發(fā)光免疫分析是以三聯(lián)吡啶釕作為標記物，直接標記抗原或抗體，結(jié)合抗原抗體結(jié)合的特異性所建立的發(fā)光免疫分析。電化學發(fā)光免疫分析引入親合素-生物素系統(tǒng)，將捕獲抗體標記生物素分子，而固相磁性微球包被親合素，親合素與生物素結(jié)合將結(jié)合狀態(tài)的標記物（免疫配位化合物）固定在磁性微球表面。其采用連續(xù)流動洗滌微球的方式，與酶促化學發(fā)光和直接化學發(fā)光洗滌方式相比較，其洗滌效率更高。
生物電化學傳感器
傳感器是指能感受特定的檢測對象，并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可輸出的電信號、光信號或氣體信號的器件或裝置。電化學傳感器是由識別系統(tǒng)即感應器和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)即反激式變壓器組成。其表面的微結(jié)構(gòu)可以提供許多的可以利用的勢場，這樣就可以使待測的物質(zhì)進行有效的分離、富集，憑借控制電極電勢還能進一步提高選擇性，并且可以把測定方法的靈敏性和表面物質(zhì)化學反應的選擇性相結(jié)合。
電化學生物傳感器是指由生物材料作為敏感元件、電極作為轉(zhuǎn)換元件，以電勢、電流等為檢測信號的傳感器。根據(jù)敏感元件所用生物材料的不同，電化學生物傳感器分為酶電極傳感器、微生物電極傳感器、電化學免疫傳感器、組織電極與細胞器電極傳感器、電化學脫氧核糖核酸傳感器等。其中酶電極傳感器的研究和應用最為廣泛。
以酶作為敏感元件的電化學生物傳感器也稱為酶電極，它具有選擇性好、靈敏度高、分析速度快、操作簡便和價格低廉等優(yōu)點。例如，葡萄糖生物傳感器（在氧電極表面采用聚丙烯酰胺凝膠固定葡萄糖氧化酶）是臨床糖尿病診斷和患者血糖水平監(jiān)測的重要工具。
隨著生物技術(shù)、生物材料科學及其他相關(guān)學科的不斷發(fā)展和相互結(jié)合，生物電化學傳感器不斷得到發(fā)展和改進。如納米生物傳感器，它們被廣泛應用于生理過程的模擬、跟蹤，活體檢測、在線分析，生物芯片及生物燃料電池等方面。
測試儀器
常用的測試金屬材料電化學性質(zhì)的儀器為電化學工作站，其在電化學測試中占有重要地位，它將恒電勢儀、恒電流儀和電化學交流阻抗分析儀有機地結(jié)合，既可以做3種基本功能的常規(guī)實驗，也可以做基于這3種基本功能的程式化實驗。
可采用電化學工作站進行的電化學測試包括電流分析法、差分脈沖安培法、差分脈沖伏安法、循環(huán)伏安法、常規(guī)脈沖伏安法、方波伏安法等。其特點主要包括：
參考資料 >
電化學.術(shù)語在線.2024-01-05