
【化】 gas electrode
gas
【化】 gas
【醫】 gas; pneuma-; pneumato-
electrode; pole
【化】 electrode; pole
【醫】 electrode; rheophore
氣體電極(Gas Electrode)是電化學系統中一類特殊電極,其反應活性物質為氣态物質,通過氣體擴散與電解液接觸實現電荷傳遞。根據《電化學基礎教程》(高鵬,2018)的定義,氣體電極由金屬基體、多孔催化層和氣室三部分組成,典型應用于燃料電池和工業電解槽。
從漢英對照角度看:
$$ text{H}_2 rightarrow 2text{H}^+ + 2e^- $$
該公式引自《電化學測量方法》(賈春陽,2020)的标準表述
主要類型包括:
在應用層面,《現代電化學工程》(陳勝利,2019)指出,氣體電極的設計需滿足三項要求:① 高比表面積催化層;② 穩定的三相界面;③ 耐腐蝕金屬載體(如鉑、鎳基合金)。其技術參數通常包含極化曲線斜率與交換電流密度,可通過《電化學阻抗譜導論》(曹楚南,2015)提供的方法進行精确測定。
氣體電極是指有氣體參與電極反應的裝置,其核心特征是通過惰性金屬(如鉑)作為導電介質,使氣體分子與溶液中的離子發生氧化還原反應并達到平衡。以下是詳細解釋:
氣體參與反應
氣體電極的電極反應必須有氣體直接參與,例如氫電極(H₂)、氧電極(O₂)等。氣體分子在惰性金屬表面吸附,并與溶液中的離子進行電子交換。
惰性金屬載體
實驗室中常用鍍鉑黑的鉑片作為電子導體,因其高表面積和催化活性可加速氣體與溶液的界面反應。現代應用中,氣體擴散電極(如燃料電池中的電極)進一步提升了氣體與電解質的接觸效率。
氫電極
表示為:Pt | H₂(p) | H⁺(a),反應為:
$$text{H}_2 rightleftharpoons 2text{H}^+ + 2e^-$$
常用于标準電極電位的測定。
氧電極
堿性條件下的反應為:
$$text{O}_2 + 2text{H}_2text{O} + 4e^- rightleftharpoons 4text{OH}^-$$
但氧電極的可逆性較差,實際應用中需依賴催化劑。
能源技術
用于氫氧燃料電池、金屬空氣電池等,通過氣體反應直接轉化為電能。
工業與防腐
在氯堿工業中研究用氧電極替代釋氫反應以降低能耗;氧的陰極過程還與金屬腐蝕密切相關。
氣體電極的性能受雙電層效應和界面電場影響,需通過優化催化劑和電極結構提升反應效率。
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