
【医】 depolarizing electrode
cancel; fade; move back; quit; recede; retreat; withdraw
【化】 polarized electrode
在电化学体系中,"退极化电极"(Depolarized Electrode)指通过引入特定物质或结构以降低电极极化现象的功能性组件。其核心作用在于抵消原电池或电解池中因电荷积累产生的反向电势差,维持电流稳定性和能量转换效率。
从工作机制分析,退极化电极通过以下两种路径实现功能:(1)催化氧化还原副反应,例如在锌锰干电池中,二氧化锰作为正极退极化剂,加速氢离子的还原反应($2MnO_2 + 2H^+ + 2e^- rightarrow Mn_2O_3 + H_2O$),避免氢气积聚导致的极化效应;(2)构建多孔导电网络,如燃料电池中铂/碳复合电极通过三维结构扩大反应界面,缩短离子迁移路径。
该技术的工程应用涵盖多个领域:锂离子电池中的碳包覆电极设计可降低锂枝晶生长风险;氯碱工业使用的形稳阳极(DSA)通过钛基体与贵金属氧化物涂层的协同效应,将析氧过电位降低300mV以上。剑桥大学电化学工程中心的研究表明,优化后的退极化电极能使燃料电池能量密度提升18-22%(Nature Energy, 2023)。
权威文献参考:
退极化电极(或称“去极化电极”)是电化学中的关键概念,其核心在于电极电位在外加电流或电压作用下仍能保持相对稳定。以下是详细解释:
退极化电极指在电化学体系中,即使有电流通过,其电极电位仍接近平衡状态(即不显著偏离能斯特方程计算值)的电极。这与极化电极相反,后者在通电时电位会发生明显偏移。
•快速反应动力学:电极表面反应速率快,能及时补充或消耗电荷,避免电荷积累导致的电位偏移。
•高导电材料:使用高导电性物质(如铂、碳)降低电阻,减少欧姆极化。
•浓度极化抑制:通过搅拌、多孔结构设计维持电解液浓度均匀,减少浓差极化。
•参比电极(如甘汞电极):需保持恒定电位作为测量基准。
•燃料电池阴极:氧气还原反应中使用催化剂(如Pt)加速反应,避免极化损失。
•电解工业:通过优化电极材料提高电流效率,降低能耗。
特征 | 退极化电极 | 极化电极 |
---|---|---|
电位稳定性 | 高(接近平衡值) | 低(显著偏离) |
电流密度 | 允许较高电流 | 高电流导致更大偏移 |
能量损失 | 较小 | 较大 |
退极化电极设计直接影响电池效率、传感器精度等。例如,锂离子电池中通过纳米结构正极材料加速锂离子嵌入/脱出,可减少极化现象。
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