電化學工程應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 電化學
• 工程
• 應用
• 電化學工程
• 腐蝕
• 能源
• 材料科學
• 環境工程
• 化學工程
• 傳感器
• 電解

自伏打電池被發明以來，電化學工程曆經諸多演變與進展，現已成為應用科學中的重要技術。本書先勾勒電化學工程的基礎原理，再循序介紹電化學技術如何應用於：

　　－金屬冶煉
　　－化學品製造
　　－物件錶麵加工
　　－金屬防蝕
　　－能源轉換與儲存
　　－電子元件製作
　　－環境保護
　　－生醫感測

　　由於書中提供諸多跨領域的觀點，使主題涵蓋化學、材料科學、電磁學、古典力學與量子力學，非常適閤化工、材料、環工、機械、電子、生醫等工程領域的讀者深入閱讀，以發展成具有延伸專長能力的T型人纔，或熟稔雙重專長的π型人纔。
 

作者簡介

吳永富

　　現任明誌科技大學化學工程係副教授，研究專長為電化學工程、輸送現象與光電半導體製程。1994年自颱灣大學化學工程係畢業，2000年則於颱灣大學化學工程所取得博士學位，後於工研院電子研究所與工研院平麵顯示中心擔任研發主管，期間曾獲頒研究成就奬與優良規劃奬，擁有17件以上的專利，現則緻力於培育人纔之教學工作。
 

第一章 電化學工程原理
1-1 電化學反應器
1-2 熱力學
1-3 動力學
1-4 輸送現象
1-5 程序設計
1-6 總結

第二章 電化學應用於冶金工業
2-1電化學冶金
2-2 鋁之電解冶金
2-3 鈉與鎂之電解冶金
2-4 鋅之電解冶金
2-5 銅之電解冶金
2-6 其他金屬之電解冶金
2-7 總結

第三章 電化學應用於化學工業
3-1鹼氯製造
3-2氟氣製造
3-3 氫氣製造
3-4 無機化閤物製造
3-5 有機化閤物製造
3-6總結

第四章 電化學應用於錶麵加工業
4-1 電化學錶麵處理與加工
4-2 電解除油
4-3 電鍍
4-4 電鑄
4-5 無電鍍(化學鍍)
4-6 陽極氧化與電漿微弧氧化
4-7 電泳沉積
4-8 電化學加工
4-9 總結

第五章 電化學應用於腐蝕防製工程
5-1 金屬腐蝕
5-2 腐蝕原理
5-3 腐蝕類型
5-4 腐蝕防製
5-5 總結

第六章 電化學應用於能源科技
6-1 一次電池
6-2 二次電池
6-3 燃料電池
6-4 液流電池
6-5 熱電池
6-6 染料敏化太陽電池
6-7 電化學電容
6-8 總結

第七章 電化學應用於電子工業
7-1 薄膜蝕刻製程
7-2 金屬內連綫製程
7-3 電路闆導孔電鍍製程
7-4 矽穿孔製程
7-5 總結

第八章 電化學應用於環境工程
8-1 廢水處理與資源迴收
8-2 土壤處理
8-3 電透析分離
8-4 總結

第九章 電化學應用於生醫工程
9-1 電化學感測
9-2 電化學診斷與治療
9-3 總結

 

自序

　　由於本書的主題－電化學工程牽涉電磁學、化學、材料科學、古典力學與量子力學，具備跨領域（inter-disciplinary）之特質，故已廣泛應用於化工、材料、機械、電子、環工與生醫等領域。且自1990年代起，美國開始推行科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）的整閤教育，可簡稱為STEM教育，期望透過跨領域的學習，提升國民的科學素養，也培育齣更有科技競爭力的人纔。此理念吸引全球教育界群起發展跨領域學習，盼能將隻重視單一專業的傳統I型人纔，逐步進化成熟稔雙重專業的π型人纔，但從I型人纔進展到π型人纔的路途中，還可以先延伸原本的專業，並吸收不同領域的新知，形成T型人纔，之後再等待擴充時機。因此，本書循此理念，可扮演良好的T型人纔訓練教材，協助增長橫嚮的串聯能力，作為π型人纔的基石。

　　新時代的産業鮮少可以歸類至單一領域，通常在産業的專有名稱齣現之前，都曾經曆跨領域的整閤，因此讀者可採逆嚮思考來迎接未來挑戰，亦即登上職場舞颱發揮之前，需先學習第二專長，但在兼具雙重專長之前，仍要精通第一專長，而在熟稔第一專長的過程中更要站穩腳步。因此，筆者極力推薦化工背景的讀者可先參考本叢書的第一部－《電化學工程原理》，從閱讀中建立穩固的地基。對於電子或機械等其他工程背景的讀者，則可選擇《電化學工程應用》作為第二專長，進而開闢增加自身附加價值的通路。

　　發生在16世紀的科學革命是科學與工程進展中最重大的突破，其中的奠基者包括現代科學之父－伽利略，他透過能力有限的工具「以管窺天」，首先觀察瞭月球的錶麵與木星的衛星，並且在研究後引齣物理現象的數學模型，終而構成現代科學的發展基礎。古希臘時代的埃拉托斯特尼(Eratosthenes)也曾有類似的貢獻，他僅藉由平麵幾何的構想就能推估地球的半徑；高斯(Gauss)也隻用三角測量的技術就能計算地錶的麯率，他們都沒有離開地麵，卻能洞悉天上與地下的訊息，僅憑既有知識，創造全新價值。再如英年早逝的伽羅瓦(Galois)，為瞭證明五次方程式沒有公式解，因而提齣「群」的概念，但卻在他辭世之後大約百年，意外地點燃相對論與粒子物理學的火種，因為他承襲自伽利略的思維，用具體問題抽象化的方法來紮實理論基礎，後人自然會站在他們的肩膀上適時開天闢地。

　　基於此理念，本書除瞭從第二章至第九章分彆介紹電化學應用於金屬冶煉、化學品製造、物件錶麵加工、金屬防蝕、能源轉換與儲存、電子元件製作、環境保護與生醫感測等技術，也格外強調可以轉移的基礎概念，因而在第一章簡陳瞭電化學原理，說明現象本質之捕捉和物理模型之建立。雖然書中篇幅有限，無法全麵論述各種領域的完整原理，但卻可揣摩「以管窺豹」或「坐井觀天」的情懷，效法格物緻知的精神，單從電化學的角度切入，藉由概念的轉移，連結不同的範疇，並由此踏入相關領域後，引導讀者發展成π型人纔，創造新價值。

　　本書的完成必須感謝顔溪成教授與蔡子萱教授，一位是引領我入門的良師，一位是激勵我深究的益友。我還必須感謝電化學領域中的三位泰鬥，分彆是著有《Electrochemical Methods》的Allen J. Bard教授、著有《Electrochemical Systems》的John Newman教授，以及著有《Industrial Electrochemistry》的Derek Pletcher教授，本書的經緯雖然參酌瞭海內外諸多相關書籍，但仍承襲上述三本巨著的思路。由於電化學領域發展的人士皆可謂麥剋．法拉第(Michael Faraday)之學徒，所以筆者亦受先賢引領，不僅仿效瞭業餘科學愛好者－法拉第積極參與無機化學之父－戴維(Humphry Davy)演講之學習態度，亦臨摹瞭書店裝訂工－法拉第將其演說內容製成筆記並裝訂成冊的職業精神，謹以編撰此書來緻敬上述師友和法拉第大師。此外，電化學工程不斷隨著時代演進，跨領域特質愈形濃厚，筆者也殷盼各界專傢與菁英不吝賜予指教，協助修訂本書內容，謹此緻謝。
 

電化學工程(electrochemical engineering)涉及電能與化學能之間的轉換，是一門結閤瞭電學與化學的學問與技術。在已記載的科學史中，電化學的起源可追溯至1780年代。當時的義大利科學傢Luigi Galvani在解剖青蛙後，偶然發現到蛙腿的肌肉收縮，促使他於1791年發錶生物體內存在神經電流物質(nerveo-electrical substance)的理論，由此架起電學與化學之間的橋樑，並引燃學術界對電化學的研究興趣。但在同一時期，Alessandro Volta卻不贊成Galvani的構想，他轉從金屬材料的角度切入研究，隨後使用瞭銅(Cu)和鋅(Zn)製作齣伏打電堆(Voltaic pile)，構成史上第一個連續産生電流的裝置，同時也解釋瞭Galvani的蛙腿收縮實驗僅為托盤和刀片兩種不同金屬的偶然連接所緻。在Volta之後，科學傢開始利用電池探討電流對物質的作用，例如William Nicholson和Anthony Carlisle使用電堆來電解水，發現在兩個電極上不但會産生酸和鹼，還齣現瞭氣體，後來纔知道是氫氣(H2)和氧氣(O2)。在1807年，Humphry Davy成功地使用電解法製備齣鉀(K)和鈉(Na)，後續還分離齣鋇(Ba)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、硼(B)等元素，是史上發現最多元素的化學傢。

评分☆☆☆☆☆

作為一名在化工企業從事工藝開發的工程師，我深切體會到優化生産流程、提高産品質量、降低生産成本的重要性。電化學方法在很多化工生産環節都扮演著越來越重要的角色，比如電解閤成、電化學精煉、電化學催化等。我一直在尋找一本能夠為我提供更深入的電化學過程工程知識的書籍，特彆是關於如何設計和操作電化學反應器，如何控製反應條件以獲得最佳的産率和選擇性，以及如何進行過程放大和優化。我希望這本書能夠提供一些關於特定工業電化學過程的詳細案例分析，例如，在電解氯堿工業中，如何優化隔膜的選擇和電解槽的設計以降低能耗；在電化學閤成有機物的過程中，如何選擇閤適的電極材料和電解液，以及如何控製電流密度和電壓以提高目標産物的收率。此外，我也對書中關於電化學過程的監測與控製技術很感興趣，比如如何利用在綫分析儀器實時監測反應進程，以及如何通過先進的控製策略來確保生産的穩定性和高效性。這本書如果能為我提供寶貴的工程經驗和技術參考，那將對我工作的開展有巨大的幫助。

评分☆☆☆☆☆

我是一名對環境保護和可持續發展充滿熱情的普通讀者，我一直關注著各種能夠減少汙染、提高資源利用效率的新技術。我瞭解到電化學在水處理、廢氣淨化以及廢棄物資源化利用方麵有著巨大的潛力。我最近在閱讀一些關於工業廢水處理的文章，其中提到瞭電化學氧化、電化學還原等技術，能夠有效地降解一些難以處理的有機汙染物，甚至迴收有價值的金屬離子。我希望這本書能詳細介紹這些電化學環保技術的原理、工藝流程、設備構成以及實際應用案例。比如，對於電化學氧化技術，它能夠降解哪些類型的汙染物？常用的電極材料有哪些？反應的效率和能耗如何？對於電化學還原技術，它又有哪些獨特的優勢？此外，我也對書中可能涉及到的電化學方法在固廢處理中的應用很感興趣，例如，能否利用電化學技術將廢舊電池中的有價金屬迴收，或者將危險廢棄物轉化為無害物質。這本書的齣現，讓我看到瞭電化學在綠色發展道路上的重要作用，希望它能提供一些切實可行的解決方案，讓我更深入地理解這些技術如何造福我們的地球。

评分☆☆☆☆☆

我是一名業餘愛好者，對科學技術的發展總是充滿瞭好奇心。最近，我迷上瞭電動汽車和儲能係統，覺得這真是未來交通和能源的關鍵。我瞭解到電池技術是電動汽車的核心，而鋰離子電池就是目前的主流。我一直想找一本能夠讓我徹底弄懂鋰離子電池的工作原理、不同材料的優缺點、以及電池組的能量密度、功率密度、壽命等關鍵參數的書。我希望這本書能夠用相對易懂的方式解釋復雜的電化學過程，並且能介紹一些電池製造中的工程挑戰和解決方案。除瞭電池，我也對能量存儲的其他電化學技術很感興趣，比如超級電容器，它們的充放電速度快，壽命長，在某些應用場景下有獨特的優勢。書中如果能對比和分析不同儲能技術的特點，以及它們在電網儲能、分布式能源接入等方麵的應用前景，那就太棒瞭。我希望這本書能帶我走進電化學儲能的世界，理解科技如何驅動著我們的能源革命。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在材料科學領域工作的研究人員，平時的工作涉及到一些納米材料的製備和錶徵，其中不少工藝都與電化學方法有關。我最近在研究一種新型的導電聚閤物，在閤成過程中需要精確控製電解液的成分、電極的幾何結構以及反應條件，以獲得具有特定形貌和性能的材料。我一直在尋找一本能夠提供更詳細的電化學閤成策略和工程化指導的書籍。當我看到這本書的標題時，我立刻被吸引瞭，因為它明確提到瞭“電化學工程應用”。我希望這本書能提供一些關於如何放大實驗室規模的電化學閤成過程到工業生産的思路和方法，包括反應器設計、工藝流程優化、成本控製等方麵的討論。我也對書中關於電化學在材料錶麵改性方麵的應用很感興趣，比如如何通過電化學沉積、陽極氧化等技術來改善材料的耐腐蝕性、導電性或生物相容性。此外，書中如果能涉及一些先進的電化學分析技術在材料研發中的應用，例如循環伏安法、阻抗譜等在理解材料電化學行為中的作用，那對我來說將是極大的幫助。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計是那種比較經典的學術風格，深藍色調，中間是銀色的立體字體，顯得很有分量。我拿到手的時候，就覺得它是一本厚實的著作，拿在手裏沉甸甸的，預示著內容一定很豐富。我平時對工業生産過程中的化學反應以及如何通過工程手段進行優化和控製非常感興趣，尤其是在能源領域，電化學的應用越來越廣泛，從電池儲能到電解水製氫，再到各種材料的電化學閤成，都是當下熱門的研究方嚮。我一直想找一本能夠係統梳理這些應用的書，既要有理論基礎的講解，又要結閤實際的工程案例。我翻瞭翻目錄，看到裏麵涵蓋瞭電化學電池、電解技術、電化學傳感器、腐蝕防護等多個方麵，感覺內容相當全麵。特彆是關於電化學在新能源領域的應用，比如鋰離子電池的工作原理、不同類型電池的優劣勢分析，還有太陽能光電化學轉化以及燃料電池的最新進展，這些都是我特彆想深入瞭解的。此外，我對電化學在環境治理方麵的應用也很有期待，比如電化學水處理技術，能否高效去除水中的汙染物，以及相關的設備設計和操作流程。這本書的篇幅看起來不小，說明作者在這方麵投入瞭很多心血，希望內容能夠深入淺齣，既能滿足專業人士的需求，也能讓初學者有所收獲。