疏水氣體電極英文解釋翻譯、疏水氣體電極的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【化】 hydrophobic gas electrode

分詞翻譯：

疏水的英語翻譯：

【化】 drain(age)

氣體電極的英語翻譯：

【化】 gas electrode

專業解析

疏水氣體電極（Hydrophobic Gas Diffusion Electrode）是電化學系統中一種特殊設計的電極，其核心功能是促進氣态反應物（如氧氣、氫氣）在電極表面的擴散與電化學反應，同時防止液态電解質滲透電極結構。該電極在燃料電池、金屬-空氣電池及電化學傳感器等領域應用廣泛。

一、術語定義與結構特性

漢英對照：

疏水（Hydrophobic）：指材料排斥水分的特性，确保電極内部氣相通道暢通。
氣體電極（Gas Diffusion Electrode）：通過多孔結構實現氣體擴散至反應界面的電極。

典型結構：

氣體擴散層（GDL）：由疏水性材料（如聚四氟乙烯PTFE處理的碳紙或碳布）構成，形成氣體傳輸通道并阻隔電解質。
催化層：負載催化劑（如鉑、銀）的多孔層，位于GDL與電解質之間，提供電化學反應活性位點。
集流體：導電基底（如钛網），收集電流并支撐電極結構。

二、功能原理與核心優勢

三相界面反應：

電極内部形成“氣-液-固”三相界面，氣體在催化層溶解後發生還原/氧化反應。例如在燃料電池中：

$$ce{O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O}$$

疏水性維持氣相連續，避免孔隙被電解質阻塞，确保反應氣體持續供應。

關鍵性能指标：

高氣體滲透性：微米級孔隙結構優化氣體傳質效率。
低電解液滲透：PTFE塗層（通常占比20–40%）提供疏水屏障。
穩定性：耐腐蝕材料保障電極在強酸/堿環境中的長期運行。

三、應用場景

燃料電池陰極：加速氧氣還原反應（ORR），提升能量轉換效率。
鋅-空氣電池：作為空氣陰極，催化空氣中的氧氣參與放電過程。
電化學合成：用于氯堿工業中氯氣生成或二氧化碳電還原反應。

權威參考來源：

電化學工程基礎（Principles of Electrochemical Engineering）, 王保國, 清華大學出版社.
燃料電池系統：設計與應用（Fuel Cell Systems Explained）, J. Larminie et al., Wiley.
《電化學》期刊, "氣體擴散電極在能源轉換中的進展", 2023年綜述.

網絡擴展解釋

疏水氣體電極是一種特殊設計的氣體擴散電極，主要用于電化學系統中（如燃料電池、金屬空氣電池等），其核心特點是利用疏水材料構建穩定的氣-液-固三相反應界面。以下是詳細解釋：

1. 定義與結構

疏水氣體電極由疏水層（防水透氣層）、導電網（集流體）和催化層組成。

疏水層：通常采用聚四氟乙烯（PTFE）等材料，具有微孔結構，允許氣體透過但阻止電解質溶液滲漏，維持氣孔與液孔的動态平衡。
催化層：包含催化劑（如鉑黑）和導電材料，提供電化學反應活性位點。

2. 疏水層的作用

透氣防水：氣體（如氧氣、氫氣）可自由通過，同時防止液态電解質淹沒反應區，确保三相界面的穩定性。
微孔調控：通過疏水材料的潤濕角變化，動态分配氣孔和液孔的比例，優化反應效率。

3. 工作原理

在電化學反應中，氣體（如氧氣）通過疏水層到達催化層表面，與電解質中的離子（如氫離子）及電子在催化劑表面發生反應，形成電流。疏水特性避免了電解質過量滲透，确保反應區集中在氣-液-固三相界面。

4. 應用場景

燃料電池：作為陰極或陽極，促進氧氣還原或氫氣氧化反應。
金屬空氣電池：用于氧氣還原反應，提升電池能量密度。

與其他電極的區别

與普通氣體電極相比，疏水氣體電極通過疏水材料和多層結構設計，解決了傳統電極易被電解質淹沒的問題，顯著延長了使用壽命和反應效率。

如需進一步了解技術細節，可參考完整内容。