鈦電極是以鈦為基體,通過表面改性處理制備而成的電極材料。鈦作為一種具有高比強度、良好耐腐蝕性的金屬,為電極提供了穩定的機械支撐。在電極制備過程中,通常會在鈦基體表面涂覆一層或多層具有電催化活性的物質,如金屬氧化物、貴金屬等。這些活性涂層能夠明顯改變電極的電化學性能,使其具備特定的電催化功能,從而在不同的電化學過程中發揮作用。例如,在氯堿工業中,鈦電極的使用大幅提高了電解效率和產品質量,推動了行業的發展。鈦電極的出現,為眾多需要高效、穩定電極材料的領域提供了新的解決方案。
鈦電極表面的活性涂層賦予了其高催化活性。通過合理設計和制備活性涂層,能夠明顯降低電化學反應的過電位,加快反應速率。以鈦基二氧化釕電極在氯堿工業為例,其表面的二氧化釕涂層能夠有效催化氯離子氧化生成氯氣的反應,使得反應在較低的電壓下進行,降低了能耗。在有機電合成領域,鈦電極的高催化活性能夠促進有機化合物的氧化或還原反應,實現一些傳統化學方法難以完成的合成過程,為有機合成開辟了新途徑,在精細化工產品生產中具有重要應用價值。天津循壞水電極除硬系統電化學沉積技術年回收銅2.5噸。
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。
工作電極主要用于研究電化學反應的實驗,研究人員期望在該電極上發生所關注的特定電化學反應。對于工作電極,有諸多要求。它可以是固體,也可以是液體,各類能導電的固體材料基本都能作為工作電極。同時,所研究的電化學反應不能受電極自身其他反應的干擾,并且要能在較寬的電位區域內進行測定,還必須保證電極不與溶劑或電解液組分發生反應。常見的 “惰性” 固體電極材料如玻碳、鉑、金等常被選用,以滿足實驗需求。
醫用電極在醫療領域發揮著重要作用,以心電圖機為例,電極需要被準確放置在患者皮膚上,用于檢測心臟的電活動。心臟在跳動過程中會產生微弱的電信號,這些信號通過皮膚傳導到電極上,電極將其收集并傳輸到心電圖機中,經過處理后形成心電圖,醫生依據心電圖的波形特征,能夠判斷患者心臟的健康狀況,檢測是否存在心律失常、心肌缺血等心臟疾病,為臨床診斷提供關鍵依據,在心血管疾病的診斷中具有不可替代的地位。 電化學-超濾耦合工藝使回用率達90%。
金屬氧化生成的腐蝕產物(如Fe?O?、γ-FeOOH)本身具有半導體特性,其禁帶寬度影響電子轉移效率。例如α-Fe?O?(Eg=2.2eV)比γ-Fe?O?(Eg=2.0eV)更穩定。這些氧化物還可能參與光電化學反應,在光照條件下產生額外光電流,導致傳統電位測量出現偏差。現在研究正嘗試利用這種特性開發自供能監測傳感器。
在拉伸應力和腐蝕介質共同作用下,電極材料會發生SCC。以奧氏體不銹鋼在Cl?環境為例,其裂紋擴展速率可達10??-10??mm/s。電化學噪聲檢測發現,SCC過程中會出現特征性的電流/電位突跳信號,這些瞬態響應與位錯滑移、膜破裂等微觀事件直接相關,為早期預警提供了新思路。 電化學臭氧發生器產率比傳統方法高30%。江西源力循壞水電極設備
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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。寧夏循壞水電極除硬系統