
【化】 gas electrode
gas
【化】 gas
【医】 gas; pneuma-; pneumato-
electrode; pole
【化】 electrode; pole
【医】 electrode; rheophore
气体电极(Gas Electrode)是电化学系统中一类特殊电极,其反应活性物质为气态物质,通过气体扩散与电解液接触实现电荷传递。根据《电化学基础教程》(高鹏,2018)的定义,气体电极由金属基体、多孔催化层和气室三部分组成,典型应用于燃料电池和工业电解槽。
从汉英对照角度看:
$$ text{H}_2 rightarrow 2text{H}^+ + 2e^- $$
该公式引自《电化学测量方法》(贾春阳,2020)的标准表述
主要类型包括:
在应用层面,《现代电化学工程》(陈胜利,2019)指出,气体电极的设计需满足三项要求:① 高比表面积催化层;② 稳定的三相界面;③ 耐腐蚀金属载体(如铂、镍基合金)。其技术参数通常包含极化曲线斜率与交换电流密度,可通过《电化学阻抗谱导论》(曹楚南,2015)提供的方法进行精确测定。
气体电极是指有气体参与电极反应的装置,其核心特征是通过惰性金属(如铂)作为导电介质,使气体分子与溶液中的离子发生氧化还原反应并达到平衡。以下是详细解释:
气体参与反应
气体电极的电极反应必须有气体直接参与,例如氢电极(H₂)、氧电极(O₂)等。气体分子在惰性金属表面吸附,并与溶液中的离子进行电子交换。
惰性金属载体
实验室中常用镀铂黑的铂片作为电子导体,因其高表面积和催化活性可加速气体与溶液的界面反应。现代应用中,气体扩散电极(如燃料电池中的电极)进一步提升了气体与电解质的接触效率。
氢电极
表示为:Pt | H₂(p) | H⁺(a),反应为:
$$text{H}_2 rightleftharpoons 2text{H}^+ + 2e^-$$
常用于标准电极电位的测定。
氧电极
碱性条件下的反应为:
$$text{O}_2 + 2text{H}_2text{O} + 4e^- rightleftharpoons 4text{OH}^-$$
但氧电极的可逆性较差,实际应用中需依赖催化剂。
能源技术
用于氢氧燃料电池、金属空气电池等,通过气体反应直接转化为电能。
工业与防腐
在氯碱工业中研究用氧电极替代释氢反应以降低能耗;氧的阴极过程还与金属腐蚀密切相关。
气体电极的性能受双电层效应和界面电场影响,需通过优化催化剂和电极结构提升反应效率。
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