電極作為電化學反應的關鍵部件,其工作原理基于與電解質或反應物間的相互作用。在電池里,電極通過與電解質中的離子進行氧化還原反應,實現電子的釋放與接收,進而產生電能。像是常見的干電池,鋅皮作為負極,發生氧化反應釋放電子;碳棒為正極,接受電子促使還原反應發生。在電化學過程中,電極表面的活性位點能催化反應,極大地提升反應速率,降低反應所需的活化能,使原本難以發生的反應得以順利進行。
電極的命名方式豐富多樣。部分依據電極的金屬部分來命名,如銅電極、銀電極,簡單直觀地表明了電極的主要材質。有些根據電極活性的氧化還原對中的特征物質命名,像甘汞電極,因其氧化還原對涉及甘汞這一特征物質。還有根據電極金屬部分形狀命名的,例如滴汞電極,其電極金屬部分呈液滴狀,以及轉盤電極,通過特定的旋轉結構來影響電化學反應。此外,依據電極功能命名的也不少,比如參比電極,用于為其他電極提供穩定的電位參考。 電化學殺菌技術避免藥劑殘留風險。黑龍江工業電極除硬系統
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。江西源力循壞水電極需求電化學技術減少90%酸堿藥劑消耗。
電極氧化反應遵循電化學熱力學原理,可用能斯特方程描述電極電位與反應物濃度的關系。以鐵電極為例,其氧化反應Fe→Fe2?+2e?的標準電極電位為-0.44V(vs SHE)。當系統電位超過該值,熱力學上即可發生自發氧化。在實際水系統中,溶解氧的存在會顯著提高氧化電位,例如O?+2H?O+4e?→4OH?反應的標準電位達+0.40V,二者耦合構成腐蝕電池。溫度每升高10℃,氧化反應速率通常提高1.5-2倍,這對高溫循環水系統的電極選材提出更高要求。
為克服單一電氧化的局限性,常將其與光催化、臭氧氧化或生物處理聯用。例如,電氧化-光催化(EO-PC)系統中,TiO?光陽極在紫外光激發下產生電子-空穴對,與電生成的·OH協同降解污染物,對雙酚A的礦化率比單獨電氧化提高40%。電氧化-生物耦合工藝(如前置電氧化提高廢水可生化性)可降低能耗,適用于高濃度有機廢水。此外,電氧化與膜過濾結合(如電化學膜生物反應器)能同步實現污染物降解和固液分離,但需解決膜污染和電極-膜模塊集成設計問題。電化學處理使軍團菌檢出率降為零。
膜電極是利用隔膜對單種離子的透過性,或膜表面與電解液的離子交換平衡所建立的電勢,來測量電液中特定離子活度的裝置。其中玻璃電極較為典型,常用于測量溶液的酸堿度。它的敏感膜能選擇性地允許氫離子通過,當膜兩側氫離子濃度存在差異時,會產生膜電勢,通過測量膜電勢就能得知溶液中的氫離子濃度,進而確定溶液的 pH 值。離子選擇性電極同樣基于此原理,可對特定離子如鈉離子、鉀離子等進行精細檢測,在環境監測、生物醫學等領域發揮重要作用。 電化學-生物耦合工藝COD負荷提升至3kg/(m3·d)。陜西吸收塔電極設備
電化學方法處理不產生有害副產物。黑龍江工業電極除硬系統
電鍍行業對電極材料的性能要求較高,鈦電極憑借其獨特的優勢在該領域得到廣泛應用。在電鍍過程中,鈦基二氧化銥陽極在酸性鍍液中表現出良好的析氧催化性能,能夠穩定地提供氧氣,促進電鍍過程的進行。同時,鈦電極的耐腐蝕性使其能夠在各種強酸性、強堿性和含重金屬離子的電鍍液中長期使用,而不會對鍍液造成污染,保證了電鍍產品的質量。此外,鈦電極的高催化活性還可以提高電鍍效率,縮短電鍍時間,降低生產成本。在五金電鍍、裝飾性電鍍等領域,鈦電極的應用明顯提升了電鍍工藝的水平和產品的競爭力。黑龍江工業電極除硬系統