电极可分为阳极和阴极,在电化学电池中,发生氧化作用的电极是阳极,该过程中物质失去电子;发生还原作用的电极是阴极,物质在这一过程中得到电子。例如在常见的锂离子电池中,充电时,锂离子从正极脱出,通过电解质嵌入负极,此时正极是阳极,负极是阴极;放电时则相反,锂离子从负极脱出,通过电解质嵌入正极,电极的阴阳极角色发生转换,正是这种阴阳极之间的氧化还原反应,实现了电池的充放电过程。
参比电极在电化学测量中扮演着不可或缺的角色,它为其他电极提供稳定的参考电位。在复杂的电化学体系中,由于各种因素的影响,单个电极的电位难以直接准确测量,而参比电极的电位具有高度的稳定性和重现性。将参比电极与待测电极组成测量电池,通过测量电池的电动势,就能依据参比电极的已知电位,精确推算出待测电极的电位,为研究电化学反应的机理、电极材料的性能等提供了可靠的电位基准,广泛应用于科研、工业生产中的电化学分析等领域。 电解水析氢技术提升换热系数15-20%。江苏电极
钛电极表面的活性涂层赋予了其高催化活性。通过合理设计和制备活性涂层,能够明显降低电化学反应的过电位,加快反应速率。以钛基二氧化钌电极在氯碱工业为例,其表面的二氧化钌涂层能够有效催化氯离子氧化生成氯气的反应,使得反应在较低的电压下进行,降低了能耗。在有机电合成领域,钛电极的高催化活性能够促进有机化合物的氧化或还原反应,实现一些传统化学方法难以完成的合成过程,为有机合成开辟了新途径,在精细化工产品生产中具有重要应用价值。贵州海水淡化电极除硬电化学pH调控精度达±0.3。
氯离子对电极氧化的影响主要体现在:①竞争吸附破坏钝化膜(Cl⁻与O²⁻竞争金属表面位点);②形成可溶性金属氯配合物(如FeCl⁺);③形成酸性微环境。当Cl⁻浓度超过300mg/L时,316不锈钢的点蚀电位会从+0.35V骤降至+0.05V。值得注意的是,Cl⁻/SO₄²⁻比值超过0.5时,协同效应会明显加剧腐蚀,这解释了为何海水冷却系统需要特种合金电极。
硫酸盐还原菌(SRB)等微生物可通过独特机制加速电极氧化:①分泌酸性代谢物;②形成差异通气电池;③直接参与电子转移。研究发现SRB存在时,碳钢腐蚀速率可达无菌环境的5-10倍。更复杂的是,微生物生物膜会导致电极表面pH梯度变化,某些区域pH可低至2-3,这种微区酸化现象常规探头难以检测,需借助微电极阵列进行空间分辨测量。
氰的反应物是电镀、冶金废水的典型毒性成分,电氧化技术能将其高效转化为低毒产物。在碱性条件下(pH>10),氰根(CN⁻)在阳极被直接氧化为氰酸根(OCN⁻),进一步水解为CO₂和NH₃。采用Ti/RuO₂-IrO₂电极时,CN⁻去除率可达99.9%,且电流效率高达70%。若废水中含重金属(如Cu²⁺),电氧化还可同步破络合并沉淀金属离子。该技术的重要参数是pH控制(防止HCN挥发)和氯离子浓度(NaCl作为电解质时可生成活性氯强化氧化),实际应用中需避免中间产物(如CNCl)的生成风险。电化学系统年节电200万度。
电极氧化反应遵循电化学热力学原理,可用能斯特方程描述电极电位与反应物浓度的关系。以铁电极为例,其氧化反应Fe→Fe²⁺+2e⁻的标准电极电位为-0.44V(vs SHE)。当系统电位超过该值,热力学上即可发生自发氧化。在实际水系统中,溶解氧的存在会显著提高氧化电位,例如O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻反应的标准电位达+0.40V,二者耦合构成腐蚀电池。温度每升高10℃,氧化反应速率通常提高1.5-2倍,这对高温循环水系统的电极选材提出更高要求。电化学-膜技术实现循环水零排放。河北数据中心电极需求
电化学除垢技术使结垢速率降低80%以上。江苏电极
电解槽中的电极同样至关重要,它是电流进入或离开电解液的导体,电解过程就在电极相界面上发生氧化还原反应。电极分为阴极和阳极,与电源正极相连的是阳极,阳极上发生氧化反应;与电源负极相连的是阴极,阴极上发生还原反应。电解材料种类繁多,碳电极是常用材料之一,因其具有良好的导电性和化学稳定性,在许多电解过程中表现出色。此外,钛等金属也可作为电极材料,尤其在一些对电极耐腐蚀性要求较高的特殊电解应用中。在电镀工艺里,含有镀层金属的金属常作为阳极,待镀制品则作为阴极。江苏电极