电化学工程

电化学工程（electrochemical engineering）是化学工程的一个分支，涉及电化学现象的技术应用，例如化学物质的电合成、金属Electrowinning及精炼、液流电池及燃料电池、电沉积表面改质、电化学分离以及腐蚀等。该学科是电化学与化学工程之间的重叠领域。
在美国，超过6%电力应用在大规模电化学操作上。

**范围**
该图显示了电化学工程与其他学科之间的关系。
电化学工程考虑电流分布、流体流动、传质和电反应动力学，以设计高效的电化学反应器。

**历史**
1920年氯碱电解工厂
麦可·法拉第于1833年描述了他的电解定律，首次涉及电荷量和换算质量。 1886年，查尔斯·马丁·霍尔开发了一种廉价的电化学方法，从熔融盐中的矿石中提取铝，这是第一个真正的大规模电化学工业。后来，Hamilton Castner改进了铝的生产工艺，并设计了大型汞电解槽中盐水的电解以生产氯和苛性钠，从而在1892年与Karl Kellner一起有效地建立了氯碱工业。法国的压滤式电化学电池。Charles Frederick Burgess开发了铁的电解精炼工艺。 1904年，后来经营了一家成功的电池公司。伯吉斯于1920年发表了该领域的第一批著作之一。在20世纪的前三十年中，工业电化学遵循了经验方法。
除其他发展外，恒电位仪（1937年）使此类研究成为可能。卡尔·瓦格纳（Carl Wagner）和威尼敏·列维奇（Veniam Levich）于1962年的工作取得了重要进展，他们通过严格的数学处理将流动的电解质流向旋转圆盘电极的流体动力学与电化学反应的传质控制联系在一起。同年，瓦格纳从物理化学的角度首次将“电化学工程的范围”描述为一门独立的学科。在20世纪60年代和70年代，查尔斯·托比亚斯（Charles W. Tobias）被电化学学会视为“电化学工程之父”，他关注的是通过扩散，迁移和对流进行的离子迁移，电势和电流分布问题的精确解决方案，非均质电导介质，多孔电极过程的定量描述。同样在60年代，约翰·纽曼（John Newman）率先研究了许多控制电化学系统的物理化学定律，证明了如何用数学方法分析复杂的电化学过程，以正确地制定和解决与电池，燃料电池，电解槽及相关技术有关的问题。在瑞士，诺伯特·伊布（Norbert Ibl）为电解中尤其是在多孔电极上的传质和电势分布的实验和理论研究做出了贡献。 Fumio Hine在日本取得了同等的发展。包括库恩（Kuhn），克雷萨（Kreysa），鲁萨尔（Rousar），弗莱施曼（Fleischmann），阿尔克雷（Alkire），库埃雷特（Coeuret），普莱彻（Pletcher）和沃尔什（Walsh）在内的几个人建立了许多其他培训中心，并与他们的同事一起开发了重要的实验和理论研究方法。当前，电化学工程的主要任务包括开发高效，安全和可持续的化学生产技术，金属回收，修复和净化技术以及燃料电池，液流电池和工业电化学反应器的设计。

**应用**
电化学工程应用于工业水电解、电解、电合成、电镀、燃料电池、液流电池、工业废水净化、电精制、电解沉积等。基于电解的工艺的主要实例是氯碱生产烧碱和氯。电解产生的其他无机化学物质包括：- 氯- 氟- 氯酸钠- 过硫酸铵- 过硫酸钠- 次氯酸钠- 高锰酸钾- 重铬酸钾- 过氧化氢- 臭氧- 二氧化锰- 硝酸银- 基本铅化名称“白铅”- 使用电化学方法生产或精制了几种金属，请参见电解沉积。

**惯例**

**奖项**
 Castner Medal- 卡尔·瓦格纳勋章- 维托里奥·诺拉奖

**参见**
 氯碱过程- 电化电池- Electrochemical energy conversion- Electrodeionization- 电渗析- Electrofiltration- 液流电池- 燃料电池- 伽凡尼电池- Isotope electrochemistry- Magnetoelectrochemistry- Photoelectrochemistry

**参考文献**

**书目**
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**外部连结**
 Working Party on Electrochemical Engineering  - WPEE date=20180625200014 - SCI Castner Medal on Industrial Electrochemistry date=20210412024426 - Carl Wagner Medal of Excellence in Electrochemical Engineering date=20210412024433 - ECS Vittorio de Nora Award date=20210123143241 - IEEE H.H. Dow Memorial Student Achievement Award date=20210412024453