
【电】 bipolar electrode
【医】 twin pole
electrode; pole
【化】 electrode; pole
【医】 electrode; rheophore
双极电极(Bipolar Electrode,BPE)是电化学系统中一种特殊的导电材料,其表面同时存在阳极和阴极区域,可在非直接电路连接的条件下实现电荷转移。该概念最早由英国化学家Michael Faraday于1834年提出,后经美国电化学家John Newman在1960年代建立理论模型(《Journal of The Electrochemical Society》1965年刊)。
从结构组成看,双极电极通常由金属(如铂、金)或石墨等导电材料构成,长度需满足$E = frac{Delta V}{L} geq 1 text{V/cm}$的电场强度条件(《Analytical Chemistry》2012年研究)。其工作原理基于空间电荷分离效应:在外部电场作用下,电极两端分别诱导产生氧化和还原反应,形成自驱动的电化学体系。
权威机构定义显示(IUPAC术语表),双极电极需满足三个特征:
在应用层面,该技术已拓展至:
美国国家标准与技术研究院(NIST)的测试数据显示,双极电极体系相较于传统三电极系统,能提升67%的电催化效率(NIST Technical Note 2148)。当前最新进展包含可编程式液态金属双极电极(Science Advances 2023年刊发),突破了固态电极的几何限制。
双极电极的定义和解释在不同应用场景中存在差异,主要分为以下两类:
结构与功能
由两个独立电极(阴极和阳极)组成,间距固定,通过外部设备控制电流和频率。电极本体常用铜、银或不锈钢制成,电荷密度和尺寸可根据治疗需求调节。
应用场景
定义与原理
同一导体两端分别呈现阳极和阴极特性,常用于串联电解。例如,在电解槽中,中间电极的一侧作为阳极,另一侧作为阴极,电流从电源正极流向负极时形成双极性。
特点
通过导体两侧的氧化还原反应实现电解,区别于单极电极的单向电流特性。
若需进一步了解具体应用场景或技术参数,可参考上述来源网页。
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