電極可分為陽極和陰極,在電化學電池中,發生氧化作用的電極是陽極,該過程中物質失去電子;發生還原作用的電極是陰極,物質在這一過程中得到電子。例如在常見的鋰離子電池中,充電時,鋰離子從正極脫出,通過電解質嵌入負極,此時正極是陽極,負極是陰極;放電時則相反,鋰離子從負極脫出,通過電解質嵌入正極,電極的陰陽極角色發生轉換,正是這種陰陽極之間的氧化還原反應,實現了電池的充放電過程。
參比電極在電化學測量中扮演著不可或缺的角色,它為其他電極提供穩定的參考電位。在復雜的電化學體系中,由于各種因素的影響,單個電極的電位難以直接準確測量,而參比電極的電位具有高度的穩定性和重現性。將參比電極與待測電極組成測量電池,通過測量電池的電動勢,就能依據參比電極的已知電位,精確推算出待測電極的電位,為研究電化學反應的機理、電極材料的性能等提供了可靠的電位基準,廣泛應用于科研、工業生產中的電化學分析等領域。 電化學防垢涂層使結垢誘導期延長10倍。山東源力循壞水電極除硬
鈦電極突出的特性之一便是明顯的耐腐蝕性。鈦在空氣中極易與氧結合,形成一層致密且穩定的氧化膜,這層氧化膜能有效阻止鈦基體進一步被腐蝕。在多種強腐蝕性介質中,如鹽酸、硫酸、硝酸等,普通金屬電極可能迅速被腐蝕破壞,而鈦電極憑借其表面的氧化膜,能夠長時間穩定工作。即使在高濃度、高溫的腐蝕性溶液中,鈦電極依然能保持良好的物理和化學性能。例如,在濕法冶金領域,鈦電極可用于處理含大量酸、堿和重金屬離子的溶液,其耐腐蝕性使得電極壽命大幅延長,減少了設備維護和更換成本,提高了生產效率。河北電極設施電化學沉積技術年回收銅2.5噸。
難溶鹽電極的氧化還原對中有一個組分為難溶鹽或其他固相,它包含三個物相、兩個界面,且在每一相界面上存在著單一的快速遷越過程,甘汞電極(Hg|Hg?Cl?|Cl?)便是典型。在甘汞電極中,甘汞與電解液的溶解平衡受電液中濃度較高的 Cl?所控制,Cl?在 Hg?Cl?| 電液界面上的交換速率很快,這使得甘汞電極的電極電勢極為穩定,因此它成為常用的參比電極之一。部分書刊將這類電極稱為第二類電極,在電化學測量等領域有著不可或缺的地位。
PFAS(如PFOA、PFOS)因C-F鍵能高(~116 kcal/mol),常規方法幾乎無法降解。電氧化技術通過陽極生成的·OH和空穴(h?)攻擊PFAS的羧基或磺酸基,逐步脫氟并縮短碳鏈。BDD電極在10 mA/cm2下處理PFOA 4小時,脫氟率>95%,且無短鏈PFAS積累。優化方向包括:①提高電極對PFAS的吸附能力(如碳納米管修飾);②添加助催化劑(如Ce3?)促進C-F鍵斷裂;③開發電流密度(<2 mA/cm2)的長周期運行模式以降低能耗。該技術已被美國EPA列為PFAS處理推薦技術之一。
工業廢水成分復雜,常含有毒、難降解有機物(如酚類、染料、農藥),而電氧化技術對此類污染物表現出獨特優勢。例如,在焦化廢水處理中,采用Ti/SnO?-Sb?O?電極可將苯酚濃度從500 mg/L降至5 mg/L以下,COD去除率達85%。對于印染廢水,電氧化能同時實現脫色(降解偶氮鍵)和COD削減,如使用Ti/Pt陽極時,活性艷紅X-3B的脫色率在60分鐘內達99%。該技術的工業化應用需解決電極壽命(如涂層剝落問題)和能耗優化(如采用脈沖電流),目前已有模塊化電氧化反應器用于電鍍、制藥等行業的中試案例。電化學方法使色度從500倍降至10倍以下。天津數據中心電極
電化學除硅技術解決地熱系統硅垢難題。山東源力循壞水電極除硬
在實際應用中,被研究的電極被稱作工作電極(W),在電化學分析法中也稱為指示電極。為了測量工作電極的電勢,通常會將其與參比電極(R)組成二電極測量電池。當需要使工作電極發生極化時,則需額外引入一個輔助電極(C),組成三電極測量電池系統。為降低電液中歐姆電位降(IR)對工作電極電勢測量的誤差,參比電極與電解液連接處常采用毛細管,即魯金毛細管,使其盡可能靠近工作電極,以提高測量的精度。
多重電極與單一電極不同,其電極界面上存在多種電極反應。當不太純的鋅浸入硫酸中時,【Zn|H?SO?】電極上就可能同時發生鋅原子失去電子生成鋅離子的反應,以及氫離子得到電子生成氫氣的反應,且這兩個反應的速率都較快,因此該電極屬于二重電極。金屬腐蝕體系常常呈現出多重電極的特性,由于存在多種反應,多重電極的靜態電勢需根據不同反應的極化曲線和極化規律來綜合判斷,其電化學反應過程相對復雜,給研究和應用帶來了一定挑戰。 山東源力循壞水電極除硬