电化学对现代生活的意义
电化学对现代生活的意义
随便留意一下我们的日常生活，会发现接触的许多东西与电化学技术密切相关。人们最常用的手机和电动自行车是电池在提供能量，这还包括石英手表、收音机、手提电脑、心脏起博器、助听器、汽车启动与照明等等，而室内光亮的金属水龙头则是装饰性电镀的成果。作为可移动的电源，电池的应用还扩展到了现代化军用装备、航空航天、无线通讯等领域。实际的电化学技术应用并非局限于电池和电镀，主要还包括：腐蚀与防腐、环境工程、化学品的制备和生产，如从氯碱化工获得基础化学品－烧碱，像金属锂、钠和非金属氟等极活泼材料除了电解制备外别无它法。在未来，新型化学电源将在电动汽车、智能电网和生命医学领域发挥独特的作用，而基于电化学原理的染料敏化太阳能电池和人工光合作用也可能得到应用。在这里，笔者主要谈谈电化学技术所涉及的能量储存与转化、环境保护和生物医学发展三个方面。
电化学技术的研究重点之一是电能与化学能之间的能量储存与转换，相关器件有一次和二次电池、超级电容器和燃料电池。电化学能量储存与转换的研究也常常包含光能的相互关联，由此产生了光电化学电池、染料敏化太阳能电池、光解制氢等研究方向。随着全球经济快速发展、人口增长，环境污染加剧以及化石能源的日趋枯竭，开发清洁、高效、可持续发展的新能源动力技术已成为十分紧迫的任务，先进电池技术是未来众多高新产业发展的重要基础之一，发达国家对此十分重视。美国的布什政府提出了基于燃料电池的氢能经济，但由于电极反应铂催化剂的含量和电池总成本难以大幅降低，氢能产业尚未能有效实施。到了奥巴马时代，又鼓励发展二次电池，尤其是高能锂离子电池。在我国，高效二次电池材料及关键技术，已被《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006━2020年) 》中明确规划为国家重点发展的前沿技术，对我国能源、交通、信息和国防等领域的高速发展和新兴产业的形成具有重大战略意义。
电化学技术可以在多个层面上为环境保护和治理作贡献。主要的应用包括：废水和废气处理、环境检测、土壤修复、海水淡化等提纯技术。从有机化工、印染、皮革、屠宰、电镀和湿法冶金等企业排出的有机或重金属废水的处理是国内外环保技术领域亟待解决的一个难题，电解氧化或还原常用于处理含有机物或重金属的工业废水。利用电解氧化技术能有效分解废水中的有机物和氰化物之类的有毒成分，使其成为可接受的二氧化碳等终端产物。针对废水中的重金属离子，一部分可采用电化学还原的方法，使它们析出，但该方法会受到析氢反应的限制。
生物电化学是电化学学科的重要分支，也是生命科学最基础的学科之一。电在生物体内普遍存在，可以说，组成生物体的每个细胞都是一个微型发电机，细胞膜内外带有相反的电荷，膜外带正电荷，膜内带负电荷，膜内外的钾、钠离子的不均匀分布是产生细胞生物电的基础。人体任何一个细微的活动都与生物电有关。当今，生物电检测已经广泛用于医疗检查，如体表心电图、肌电图和脑电图分别用于检查心脏、神经肌和大脑；癌细胞在指数生长期，其电荷最高，电泳速度最快，因此可用细胞电泳检测肿瘤细胞。