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。

PFAS(如PFOA、PFOS)因C-F鍵能高(~116 kcal/mol),常規方法幾乎無法降解。電氧化技術通過陽極生成的·OH和空穴(h?)攻擊PFAS的羧基或磺酸基,逐步脫氟并縮短碳鏈。BDD電極在10 mA/cm2下處理PFOA 4小時,脫氟率>95%,且無短鏈PFAS積累。優化方向包括:①提高電極對PFAS的吸附能力(如碳納米管修飾);②添加助催化劑(如Ce3?)促進C-F鍵斷裂;③開發電流密度(<2 mA/cm2)的長周期運行模式以降低能耗。該技術已被美國EPA列為PFAS處理推薦技術之一。

去極化電極的電極電位在電解過程中始終保持恒定,不會隨外加電壓的變化而改變。這種特性使得去極化電極在一些特定的電化學應用中具有重要價值,比如在某些需要穩定電位環境的電化學反應中,去極化電極能夠提供穩定的電位條件,保證反應的順利進行和產物的一致性。在一些精密的電化學測量實驗中,去極化電極也可用于消除電極極化對測量結果的干擾,提高測量的準確性和可靠性。極化電極處于可逆電池的情況下,整個電池處于電化學平衡狀態,電極電位由能斯特方程決定,此時通過電極的電流為零,電極反應速率也為零。然而,當有不為零的電流通過電極時,電極電位就會偏離平衡電極電位的值,這種電極便稱為極化電極。極化現象在許多電化學反應中普遍存在,它會影響電極反應的速率和方向,例如在電池放電過程中,隨著電流的輸出,電極逐漸發生極化,導致電池的實際輸出電壓低于其理論電動勢。
電極的制備工藝對其電化學性能至關重要。以鈦基涂層電極為例,典型制備流程包括基體預處理(噴砂、酸蝕)、涂層溶液配制(如RuCl?和IrCl?的混合溶液)和熱分解氧化(多次涂覆-燒結循環)。溶膠-凝膠法可制備均勻的納米氧化物涂層,而電沉積法則適合精確控制貴金屬(如Pt)的負載量。關鍵挑戰在于涂層與基體的結合力不足導致的剝落問題,可通過引入中間層(如Ta?O?)或等離子噴涂技術改善。此外,新興的原子層沉積(ALD)技術能實現單原子級精度,用于制備超薄、高活性電極涂層。電化學系統使冷卻塔逼近溫差降至3℃。

鈦電極具有良好的穩定性,包括化學穩定性和機械穩定性。在長期的電化學過程中,其表面的活性涂層不易發生脫落、溶解或結構變化,能夠保持穩定的電催化性能。同時,鈦基體的度和良好的韌性,使得電極在受到機械振動、熱應力等外界因素影響時,依然能夠保持結構完整。例如,在電解水制氫設備中,鈦電極需要在連續的電解過程中保持穩定的工作狀態,其化學和機械穩定性確保了設備的長期穩定運行,減少了因電極性能下降而導致的設備停機維護次數。電化學-超濾耦合工藝使回用率達90%。黑龍江電極除硬系統
電化學沉積技術年回收銅2.5噸。黑龍江電極除硬系統
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。黑龍江電極除硬系統