微電極的工作面積十分微小,其電極面積大小界限雖不十分嚴格,但這種小尺寸特性賦予了它獨特優勢。一方面,微電極實現了電極的微型化,在一些對空間要求極高的微納器件或生物體內檢測場景中,能輕松適配。另一方面,在電化學分析中,盡管整個電極并非微型化,但其極小的工作面積可使電極反應時發生明顯的極化作用。通過微電極指示出的擴散電流與離子濃度存在線性關系,借此可精確測知溶液中離子的濃度,在痕量分析等方面表現出色。循環水電化學處理實現節能減排。河北循壞水電極設備
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。 河北循壞水電極設備電化學脫氮技術氨氮去除率>90%。
鈦電極可以根據不同的標準進行分類。按照涂層材料的不同,可分為鈦基二氧化釕電極、鈦基二氧化銥電極等。鈦基二氧化釕電極常用于氯堿工業電解制氯,其對析氯反應具有良好的電催化活性和穩定性;鈦基二氧化銥電極則在酸性介質中表現出優異的析氧性能,常用于電鍍、電合成等領域。依據電極的用途,又可分為陽極和陰極。陽極在電解過程中發生氧化反應,陰極則發生還原反應,不同的電極用途決定了其表面涂層和結構的設計差異,以滿足特定的電化學需求 。
循環水管道和換熱器的電化學陰極保護可通過外加電流或犧牲陽極實現。以Impressed Current Cathodic Protection(ICCP)為例,鈦鍍鉑陽極(壽命>20年)輸出電流使碳鋼管道電位極化至-850 mV(vs. CSE),腐蝕速率降低90%。設計需考慮:①陽極分布(每50米一組);②參比電極監控(Ag/AgCl);③絕緣法蘭(防雜散電流)。某海水循環冷卻系統中,ICCP技術使管道壽命從5年延長至15年以上。
循環水排污水的回用是節水關鍵,電化學-超濾(EC-UF)組合工藝可同步去除懸浮物、有機物和微生物。鋁電極電解產生的Al3?水解后形成絮體(如Al(OH)?),通過吸附和電中和作用強化UF膜污染控制,通量衰減率降低60%。典型操作條件:電流密度20 A/m2,膜通量50 L/(m2·h)。某熱電廠的零排放項目中,EC-UF使反滲透進水SDI<3,回用率從70%提升至90%。 電化學阻抗譜實時監測腐蝕速率精度達0.001mm/a。
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。電化學除硅技術解決地熱系統硅垢難題。廣東數據中心電極
光電協同催化使有機物降解速率提升3倍。河北循壞水電極設備
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。河北循壞水電極設備