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(yōu)勢。一方面,微電極實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)出色。循環(huán)水電化學處理實現(xiàn)節(jié)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(wěn)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(tǒng)電位測量出現(xiàn)偏差。現(xiàn)在研究正嘗試利用這種特性開發(fā)自供能監(jiān)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(fā)生SCC。以奧氏體不銹鋼在Cl?環(huán)境為例,其裂紋擴展速率可達10??-10??mm/s。電化學噪聲檢測發(fā)現(xiàn),SCC過程中會出現(xiàn)特征性的電流/電位突跳信號,這些瞬態(tài)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(yè)電解制氯,其對析氯反應具有良好的電催化活性和穩(wěn)定性;鈦基二氧化銥電極則在酸性介質中表現(xiàn)出優(yōu)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(fā)生氧化反應,陰極則發(fā)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(huán)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(xiàn)。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(jiān)控(Ag/AgCl);③絕緣法蘭(防雜散電流)。某海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)中,ICCP技術使管道壽命從5年延長至15年以上。
循環(huán)水排污水的回用是節(jié)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(jiān)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(lián)用。例如,電氧化-光催化(EO-PC)系統(tǒng)中,TiO?光陽極在紫外光激發(fā)下產生電子-空穴對,與電生成的·OH協(xié)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(xiàn)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(tǒng)硅垢難題。廣東數(shù)據中心電極
光電協(xié)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(yè)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(xiàn)出獨特優(yōu)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(xiàn)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(yè)化應用需解決電極壽命(如涂層剝落問題)和能耗優(yōu)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(yè)的中試案例。河北循壞水電極設備