活性层是电极的重要部分,通常由具备电化学活性的材料构成。在电池电极中,活性层材料的特性决定了电池的充放电性能、容量大小等关键指标。例如在锂离子电池中,阴极的活性层材料如锂钴氧化物,其晶体结构和化学性质影响着锂离子的嵌入和脱出过程,进而影响电池的能量密度和循环寿命。在其他电化学反应中,活性层材料能够通过自身的氧化还原反应,实现电子的转移,推动反应的进行,是决定电极功能的关键因素。导电层在电极中起着至关重要的电子传输作用,它的存在保证了电子能够高效地进出活性层。为了实现良好的导电性能,导电层通常选用高导电率的材料,如金属铜、银等。在设计导电层时,还需考虑其与活性层和基底的兼容性,确保各层之间能够紧密结合,减少电子传输过程中的阻力。此外,导电层的厚度和结构也会对电子传输效率产生影响,需要根据具体的应用需求进行优化设计,以提高电极的整体性能。电化学方法使碳钢腐蚀速率降至0.02mm/a。广东海水淡化电极

电镀法也是制备钛电极的重要手段。在电镀过程中,将钛基体作为阴极,浸入含有活性金属离子的电镀液中,通过施加合适的电流密度,使活性金属离子在钛基体表面还原沉积,形成活性涂层。例如,在制备钛基贵金属电极时,可以采用电镀法将金、铂等贵金属沉积在钛基体表面。电镀法能够精确控制涂层的厚度和成分,制备出具有均匀涂层的钛电极。同时,通过调整电镀液的配方和电镀工艺参数,还可以制备出具有特殊结构和性能的涂层,满足不同的应用需求 。广东海水淡化电极电化学处理使军团菌检出率降为零。

污染土壤淋洗液常含高浓度重金属和有机污染物(如PAHs),电极氧化还原反应可以协同去除两类污染物。以Pb-芘复合污染淋洗液为例,Ti/PbO₂阳极降解芘的同时,阴极还原Pb²⁺为Pb⁰实现回收。关键参数为淋洗剂选择(柠檬酸优于EDTA,避免络合竞争)和pH控制(酸性条件利于重金属还原)。技术瓶颈在于土壤淋洗液的高颗粒物含量易堵塞电极,需前置过滤或采用旋转阴极设计。现场试验显示,处理成本比焚烧法降低50%以上,且无二次污染风险。
氯离子对电极氧化的影响主要体现在:①竞争吸附破坏钝化膜(Cl⁻与O²⁻竞争金属表面位点);②形成可溶性金属氯配合物(如FeCl⁺);③形成酸性微环境。当Cl⁻浓度超过300mg/L时,316不锈钢的点蚀电位会从+0.35V骤降至+0.05V。值得注意的是,Cl⁻/SO₄²⁻比值超过0.5时,协同效应会明显加剧腐蚀,这解释了为何海水冷却系统需要特种合金电极。硫酸盐还原菌(SRB)等微生物可通过独特机制加速电极氧化:①分泌酸性代谢物;②形成差异通气电池;③直接参与电子转移。研究发现SRB存在时,碳钢腐蚀速率可达无菌环境的5-10倍。更复杂的是,微生物生物膜会导致电极表面pH梯度变化,某些区域pH可低至2-3,这种微区酸化现象常规探头难以检测,需借助微电极阵列进行空间分辨测量。电化学-超滤耦合工艺使回用率达90%。

循环水管道和换热器的电化学阴极保护可通过外加电流或牺牲阳极实现。以ImpressedCurrentCathodicProtection(ICCP)为例,钛镀铂阳极(寿命>20年)输出电流使碳钢管道电位极化至-850mV(vs.CSE),腐蚀速率降低90%。设计需考虑:①阳极分布(每50米一组);②参比电极监控(Ag/AgCl);③绝缘法兰(防杂散电流)。某海水循环冷却系统中,ICCP技术使管道寿命从5年延长至15年以上。循环水排污水的回用是节水关键,电化学-超滤(EC-UF)组合工艺可同步去除悬浮物、有机物和微生物。铝电极电解产生的Al³⁺水解后形成絮体(如Al(OH)₃),通过吸附和电中和作用强化UF膜污染控制,通量衰减率降低60%。典型操作条件:电流密度20A/m²,膜通量50L/(m²·h)。某热电厂的零排放项目中,EC-UF使反渗透进水SDI<3,回用率从70%提升至90%。电极材料抗污染性能大幅提升。广东海水淡化电极
循环水电极处理系统运行稳定。广东海水淡化电极
循环水系统的腐蚀与结垢往往并存,电化学方法可通过调控水质稳定性指数(LSI)实现双重控制。阳极生成氧化性物质(如ClO⁻)抑制腐蚀菌,而阴极反应生成的OH⁻与HCO₃⁻结合生成CO₃²⁻,优先与Ca²⁺形成可排垢层。采用Ti/Pt阳极与316L不锈钢阴极组合时,碳钢挂片的腐蚀速率从0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同时结垢倾向指数(PSI)从8降至4。智能控制系统可根据在线pH、ORP和电导率数据动态调节电流(0.5-5 A),适用于水质波动大的工况。某化工厂应用后,设备寿命延长3倍,且年节水效益达200万元。广东海水淡化电极