电极作为电化学反应的关键部件,其工作原理基于与电解质或反应物间的相互作用。在电池里,电极通过与电解质中的离子进行氧化还原反应,实现电子的释放与接收,进而产生电能。像是常见的干电池,锌皮作为负极,发生氧化反应释放电子;碳棒为正极,接受电子促使还原反应发生。在电化学过程中,电极表面的活性位点能催化反应,极大地提升反应速率,降低反应所需的活化能,使原本难以发生的反应得以顺利进行。
电极的命名方式丰富多样。部分依据电极的金属部分来命名,如铜电极、银电极,简单直观地表明了电极的主要材质。有些根据电极活性的氧化还原对中的特征物质命名,像甘汞电极,因其氧化还原对涉及甘汞这一特征物质。还有根据电极金属部分形状命名的,例如滴汞电极,其电极金属部分呈液滴状,以及转盘电极,通过特定的旋转结构来影响电化学反应。此外,依据电极功能命名的也不少,比如参比电极,用于为其他电极提供稳定的电位参考。 电沉积Zn-PO₄涂层使清洗周期延长6倍。辽宁数据中心电极设施
为克服单一电氧化的局限性,常将其与光催化、臭氧氧化或生物处理联用。例如,电氧化-光催化(EO-PC)系统中,TiO₂光阳极在紫外光激发下产生电子-空穴对,与电生成的·OH协同降解污染物,对双酚A的矿化率比单独电氧化提高40%。电氧化-生物耦合工艺(如前置电氧化提高废水可生化性)可降低能耗,适用于高浓度有机废水。此外,电氧化与膜过滤结合(如电化学膜生物反应器)能同步实现污染物降解和固液分离,但需解决膜污染和电极-膜模块集成设计问题。辽宁数据中心电极设施电化学系统启停快速便捷。
金属氧化生成的腐蚀产物(如Fe₃O₄、γ-FeOOH)本身具有半导体特性,其禁带宽度影响电子转移效率。例如α-Fe₂O₃(Eg=2.2eV)比γ-Fe₂O₃(Eg=2.0eV)更稳定。这些氧化物还可能参与光电化学反应,在光照条件下产生额外光电流,导致传统电位测量出现偏差。现在研究正尝试利用这种特性开发自供能监测传感器。
在拉伸应力和腐蚀介质共同作用下,电极材料会发生SCC。以奥氏体不锈钢在Cl⁻环境为例,其裂纹扩展速率可达10⁻⁶-10⁻⁵mm/s。电化学噪声检测发现,SCC过程中会出现特征性的电流/电位突跳信号,这些瞬态响应与位错滑移、膜破裂等微观事件直接相关,为早期预警提供了新思路。
钛电极突出的特性之一便是明显的耐腐蚀性。钛在空气中极易与氧结合,形成一层致密且稳定的氧化膜,这层氧化膜能有效阻止钛基体进一步被腐蚀。在多种强腐蚀性介质中,如盐酸、硫酸、硝酸等,普通金属电极可能迅速被腐蚀破坏,而钛电极凭借其表面的氧化膜,能够长时间稳定工作。即使在高浓度、高温的腐蚀性溶液中,钛电极依然能保持良好的物理和化学性能。例如,在湿法冶金领域,钛电极可用于处理含大量酸、碱和重金属离子的溶液,其耐腐蚀性使得电极寿命大幅延长,减少了设备维护和更换成本,提高了生产效率。电极系统处理效果可量化评估。
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。电化学阻垢剂再生复用次数达10次。辽宁数据中心电极设施
电化学氧化降药物完全无残留。辽宁数据中心电极设施
随着全球对清洁能源的需求不断增加,电解水制氢作为一种高效、环保的制氢方式,受到关注。钛电极在电解水制氢过程中发挥着关键作用。钛基二氧化铱阳极和钛基铂阴极分别在析氧和析氢反应中表现出优异的电催化性能,能够降低反应的过电位,提高电解效率。通过优化钛电极的结构和涂层性能,可以进一步提高电解水制氢的效率和降低能耗。同时,钛电极的稳定性和长寿命确保了电解水制氢设备能够长期稳定运行,为大规模制氢提供了可靠的技术支持,对推动氢能产业的发展具有重要意义。辽宁数据中心电极设施