鈦電極具有良好的穩(wěn)定性,包括化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性。在長期的電化學(xué)過程中,其表面的活性涂層不易發(fā)生脫落、溶解或結(jié)構(gòu)變化,能夠保持穩(wěn)定的電催化性能。同時(shí),鈦基體的度和良好的韌性,使得電極在受到機(jī)械振動(dòng)、熱應(yīng)力等外界因素影響時(shí),依然能夠保持結(jié)構(gòu)完整。例如,在電解水制氫設(shè)備中,鈦電極需要在連續(xù)的電解過程中保持穩(wěn)定的工作狀態(tài),其化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性確保了設(shè)備的長期穩(wěn)定運(yùn)行,減少了因電極性能下降而導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)維護(hù)次數(shù)。電化學(xué)活化水技術(shù)年運(yùn)行費(fèi)用降低55%。江蘇海水淡化電極設(shè)施
熱分解法是制備鈦電極常用的方法之一。該方法首先將含有活性金屬元素的有機(jī)鹽或無機(jī)鹽溶液涂覆在鈦基體表面,然后通過高溫?zé)崽幚硎雇繉影l(fā)生分解反應(yīng),形成具有電催化活性的金屬氧化物涂層。在制備鈦基二氧化釕電極時(shí),通常采用四氯化釕的乙醇溶液作為涂液,將其均勻涂覆在經(jīng)過預(yù)處理的鈦基體上,然后在一定溫度下進(jìn)行多次熱分解,每次熱分解溫度和時(shí)間都有嚴(yán)格要求,通過控制這些參數(shù),可以精確調(diào)控涂層的結(jié)構(gòu)和性能。熱分解法制備的鈦電極具有良好的涂層與基體結(jié)合力,且工藝相對簡單,適合大規(guī)模生產(chǎn)。陜西電極設(shè)施電化學(xué)技術(shù)處理過程安全環(huán)保。
氰的反應(yīng)物是電鍍、冶金廢水的典型毒性成分,電氧化技術(shù)能將其高效轉(zhuǎn)化為低毒產(chǎn)物。在堿性條件下(pH>10),氰根(CN?)在陽極被直接氧化為氰酸根(OCN?),進(jìn)一步水解為CO?和NH?。采用Ti/RuO?-IrO?電極時(shí),CN?去除率可達(dá)99.9%,且電流效率高達(dá)70%。若廢水中含重金屬(如Cu2?),電氧化還可同步破絡(luò)合并沉淀金屬離子。該技術(shù)的重要參數(shù)是pH控制(防止HCN揮發(fā))和氯離子濃度(NaCl作為電解質(zhì)時(shí)可生成活性氯強(qiáng)化氧化),實(shí)際應(yīng)用中需避免中間產(chǎn)物(如CNCl)的生成風(fēng)險(xiǎn)。
電極氧化反應(yīng)遵循電化學(xué)熱力學(xué)原理,可用能斯特方程描述電極電位與反應(yīng)物濃度的關(guān)系。以鐵電極為例,其氧化反應(yīng)Fe→Fe2?+2e?的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-0.44V(vs SHE)。當(dāng)系統(tǒng)電位超過該值,熱力學(xué)上即可發(fā)生自發(fā)氧化。在實(shí)際水系統(tǒng)中,溶解氧的存在會(huì)顯著提高氧化電位,例如O?+2H?O+4e?→4OH?反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位達(dá)+0.40V,二者耦合構(gòu)成腐蝕電池。溫度每升高10℃,氧化反應(yīng)速率通常提高1.5-2倍,這對高溫循環(huán)水系統(tǒng)的電極選材提出更高要求。電化學(xué)處理使軍團(tuán)菌檢出率降為零。
保護(hù)層對于電極的長期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義,它能夠阻止環(huán)境因素對電極的不利影響。在實(shí)際應(yīng)用中,電極可能會(huì)面臨濕度、溫度變化、化學(xué)物質(zhì)侵蝕等多種環(huán)境因素的挑戰(zhàn)。保護(hù)層可以防止電極表面被氧化、腐蝕,避免活性物質(zhì)與外界雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng),從而維持電極的性能穩(wěn)定。例如在戶外使用的電化學(xué)傳感器電極,其保護(hù)層需要具備良好的防水、防紫外線性能;在化工生產(chǎn)中的電極,保護(hù)層則要能抵御強(qiáng)酸堿等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。
選擇電極材料時(shí),導(dǎo)電性是一個(gè)極為關(guān)鍵的參數(shù)。不同的應(yīng)用場景對導(dǎo)電性的要求差異很大,在電力傳輸領(lǐng)域,用于輸送大量電能的電極,必須具備極高的導(dǎo)電率,以減少電能在傳輸過程中的損耗。像銅這種常見的導(dǎo)電材料,其導(dǎo)電率較高,廣泛應(yīng)用于一般的電力傳輸電極。而在一些對導(dǎo)電性能要求更為苛刻的電子器件中,如芯片中的電極,可能會(huì)選用導(dǎo)電率更高的銀或其他特殊材料,以滿足高速、高效的數(shù)據(jù)傳輸需求。 電化學(xué)技術(shù)減少90%酸堿藥劑消耗。江蘇海水淡化電極設(shè)施
電化學(xué)-膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)循環(huán)水零排放。江蘇海水淡化電極設(shè)施
目前相比傳統(tǒng)氯消毒,電氧化可同步殺滅病原體和降解微污染物(如農(nóng)藥、內(nèi)分泌干擾物)。采用Ti/IrO?-Ta?O?電極時(shí),大腸桿菌的滅活率在5分鐘內(nèi)達(dá)99.99%,且無消毒副產(chǎn)物(DBPs)生成。對于飲用水中常見的阿特拉津(除草劑),電氧化優(yōu)先攻擊其叔胺基團(tuán),降解路徑明確。實(shí)際應(yīng)用中需平衡消毒效果與能耗(通常<0.5 kWh/m3),并考慮水源水質(zhì)(如天然有機(jī)物的干擾)。形成了模塊化的電氧化設(shè)備已經(jīng)成功作用于農(nóng)村分散式供水處理。江蘇海水淡化電極設(shè)施