活性層是電極的重要部分,通常由具備電化學(xué)活性的材料構(gòu)成。在電池電極中,活性層材料的特性決定了電池的充放電性能、容量大小等關(guān)鍵指標(biāo)。例如在鋰離子電池中,陰極的活性層材料如鋰鈷氧化物,其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)影響著鋰離子的嵌入和脫出過(guò)程,進(jìn)而影響電池的能量密度和循環(huán)壽命。在其他電化學(xué)反應(yīng)中,活性層材料能夠通過(guò)自身的氧化還原反應(yīng),實(shí)現(xiàn)電子的轉(zhuǎn)移,推動(dòng)反應(yīng)的進(jìn)行,是決定電極功能的關(guān)鍵因素。
導(dǎo)電層在電極中起著至關(guān)重要的電子傳輸作用,它的存在保證了電子能夠高效地進(jìn)出活性層。為了實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電性能,導(dǎo)電層通常選用高導(dǎo)電率的材料,如金屬銅、銀等。在設(shè)計(jì)導(dǎo)電層時(shí),還需考慮其與活性層和基底的兼容性,確保各層之間能夠緊密結(jié)合,減少電子傳輸過(guò)程中的阻力。此外,導(dǎo)電層的厚度和結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)電子傳輸效率產(chǎn)生影響,需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以提高電極的整體性能。 三維電極處理苯酚廢水效率提高50%。北京吸收塔電極設(shè)備
工作電極主要用于研究電化學(xué)反應(yīng)的實(shí)驗(yàn),研究人員期望在該電極上發(fā)生所關(guān)注的特定電化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于工作電極,有諸多要求。它可以是固體,也可以是液體,各類(lèi)能導(dǎo)電的固體材料基本都能作為工作電極。同時(shí),所研究的電化學(xué)反應(yīng)不能受電極自身其他反應(yīng)的干擾,并且要能在較寬的電位區(qū)域內(nèi)進(jìn)行測(cè)定,還必須保證電極不與溶劑或電解液組分發(fā)生反應(yīng)。常見(jiàn)的 “惰性” 固體電極材料如玻碳、鉑、金等常被選用,以滿足實(shí)驗(yàn)需求。
醫(yī)用電極在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用,以心電圖機(jī)為例,電極需要被準(zhǔn)確放置在患者皮膚上,用于檢測(cè)心臟的電活動(dòng)。心臟在跳動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生微弱的電信號(hào),這些信號(hào)通過(guò)皮膚傳導(dǎo)到電極上,電極將其收集并傳輸?shù)叫碾妶D機(jī)中,經(jīng)過(guò)處理后形成心電圖,醫(yī)生依據(jù)心電圖的波形特征,能夠判斷患者心臟的健康狀況,檢測(cè)是否存在心律失常、心肌缺血等心臟疾病,為臨床診斷提供關(guān)鍵依據(jù),在心血管疾病的診斷中具有不可替代的地位。 寧夏海水淡化電極除硬系統(tǒng)光電協(xié)同催化使有機(jī)物降解速率提升3倍。
一般循環(huán)水管壁的生物膜難以通過(guò)常規(guī)殺菌劑清洗,電化學(xué)生成的氫氧自由基(·OH)可氧化破壞生物膜胞外聚合物(EPS),實(shí)現(xiàn)物理剝離。采用脈沖電解模式(頻率100 Hz,占空比50%)時(shí),鈦基電極產(chǎn)生的·OH能滲透至生物膜深層,剝離效率比連續(xù)電解提高40%。某制藥廠案例中,每周運(yùn)行2小時(shí)電化學(xué)處理,生物膜厚度從500 μm降至50 μm以下,換熱效率恢復(fù)至設(shè)計(jì)值的95%。需注意高濃度·OH可能腐蝕非金屬管道(如PVC),建議配合緩蝕劑投加。
電極材料的選擇至關(guān)重要,它直接影響電極的性能和應(yīng)用范圍。金屬材料如銅、銀、鉑等,因具有良好的導(dǎo)電性,在許多電極應(yīng)用中備受青睞。銅的導(dǎo)電性優(yōu)良且成本相對(duì)較低,常用于一般的導(dǎo)電電極;銀的導(dǎo)電率更高,在一些對(duì)導(dǎo)電性要求極高的電子器件電極中有所應(yīng)用;鉑則因其出色的化學(xué)穩(wěn)定性和生物相容性,常用于醫(yī)療設(shè)備電極以及一些高精度的電化學(xué)檢測(cè)電極。此外,碳材料如石墨,也因其獨(dú)特的導(dǎo)電性能和化學(xué)穩(wěn)定性,在電池電極等領(lǐng)域使用。太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)電解系統(tǒng)藻類(lèi)控制率95%。
PPCPs(如防曬劑)在水體中持續(xù)積累,傳統(tǒng)工藝難以有效去除。電氧化技術(shù)可通過(guò)自由基攻擊實(shí)現(xiàn)PPCPs的分子結(jié)構(gòu)破壞。以磺胺甲惡唑(SMX)為例,BDD電極在10 mA/cm2電流密度下處理2小時(shí),SMX降解率>95%,且毒性評(píng)估顯示中間產(chǎn)物無(wú)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。關(guān)鍵挑戰(zhàn)在于PPCPs的低濃度(ng/L~μg/L)和高背景有機(jī)物干擾,需通過(guò)提高電極選擇性(如分子印跡改性)或耦合前置吸附工藝來(lái)增強(qiáng)靶向降解。此外,實(shí)際水體中碳酸鹽等自由基淬滅劑會(huì)降低效率,需優(yōu)化反應(yīng)條件以抑制副反應(yīng)。電化學(xué)處理使軍團(tuán)菌檢出率降為零。青海數(shù)據(jù)中心電極設(shè)備
電化學(xué)方法處理不產(chǎn)生泡沫。北京吸收塔電極設(shè)備
臭氧氧化可高效降解循環(huán)水中的難降解有機(jī)物,電化學(xué)臭氧發(fā)生器(EOG)通過(guò)質(zhì)子交換膜電解水產(chǎn)生高濃度臭氧(50-200 g O?/kWh)。以PbO?陽(yáng)極為例,臭氧產(chǎn)率比傳統(tǒng)電暈法高30%,且無(wú)需空氣預(yù)處理。某印染廠將EOG集成至循環(huán)水系統(tǒng),色度去除率>95%,并減少了污泥產(chǎn)量。
循環(huán)水中的Cu、Zn等重金屬可通過(guò)電化學(xué)沉積在陰極回收。采用旋轉(zhuǎn)陰極(轉(zhuǎn)速50 rpm)和脈沖電流(占空比20%)時(shí),銅回收純度達(dá)99.5%,電流效率>80%。某電鍍廠循環(huán)水處理案例顯示,年回收銅2.5噸,經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益明顯。 北京吸收塔電極設(shè)備