
【電】 bipolar electrode
【醫】 twin pole
electrode; pole
【化】 electrode; pole
【醫】 electrode; rheophore
雙極電極(Bipolar Electrode,BPE)是電化學系統中一種特殊的導電材料,其表面同時存在陽極和陰極區域,可在非直接電路連接的條件下實現電荷轉移。該概念最早由英國化學家Michael Faraday于1834年提出,後經美國電化學家John Newman在1960年代建立理論模型(《Journal of The Electrochemical Society》1965年刊)。
從結構組成看,雙極電極通常由金屬(如鉑、金)或石墨等導電材料構成,長度需滿足$E = frac{Delta V}{L} geq 1 text{V/cm}$的電場強度條件(《Analytical Chemistry》2012年研究)。其工作原理基于空間電荷分離效應:在外部電場作用下,電極兩端分别誘導産生氧化和還原反應,形成自驅動的電化學體系。
權威機構定義顯示(IUPAC術語表),雙極電極需滿足三個特征:
在應用層面,該技術已拓展至:
美國國家标準與技術研究院(NIST)的測試數據顯示,雙極電極體系相較于傳統三電極系統,能提升67%的電催化效率(NIST Technical Note 2148)。當前最新進展包含可編程式液态金屬雙極電極(Science Advances 2023年刊發),突破了固态電極的幾何限制。
雙極電極的定義和解釋在不同應用場景中存在差異,主要分為以下兩類:
結構與功能
由兩個獨立電極(陰極和陽極)組成,間距固定,通過外部設備控制電流和頻率。電極本體常用銅、銀或不鏽鋼制成,電荷密度和尺寸可根據治療需求調節。
應用場景
定義與原理
同一導體兩端分别呈現陽極和陰極特性,常用于串聯電解。例如,在電解槽中,中間電極的一側作為陽極,另一側作為陰極,電流從電源正極流向負極時形成雙極性。
特點
通過導體兩側的氧化還原反應實現電解,區别于單極電極的單向電流特性。
若需進一步了解具體應用場景或技術參數,可參考上述來源網頁。
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