
【醫】 depolarizing electrode
cancel; fade; move back; quit; recede; retreat; withdraw
【化】 polarized electrode
在電化學體系中,"退極化電極"(Depolarized Electrode)指通過引入特定物質或結構以降低電極極化現象的功能性組件。其核心作用在于抵消原電池或電解池中因電荷積累産生的反向電勢差,維持電流穩定性和能量轉換效率。
從工作機制分析,退極化電極通過以下兩種路徑實現功能:(1)催化氧化還原副反應,例如在鋅錳幹電池中,二氧化錳作為正極退極化劑,加速氫離子的還原反應($2MnO_2 + 2H^+ + 2e^- rightarrow Mn_2O_3 + H_2O$),避免氫氣積聚導緻的極化效應;(2)構建多孔導電網絡,如燃料電池中鉑/碳複合電極通過三維結構擴大反應界面,縮短離子遷移路徑。
該技術的工程應用涵蓋多個領域:锂離子電池中的碳包覆電極設計可降低锂枝晶生長風險;氯堿工業使用的形穩陽極(DSA)通過钛基體與貴金屬氧化物塗層的協同效應,将析氧過電位降低300mV以上。劍橋大學電化學工程中心的研究表明,優化後的退極化電極能使燃料電池能量密度提升18-22%(Nature Energy, 2023)。
權威文獻參考:
退極化電極(或稱“去極化電極”)是電化學中的關鍵概念,其核心在于電極電位在外加電流或電壓作用下仍能保持相對穩定。以下是詳細解釋:
退極化電極指在電化學體系中,即使有電流通過,其電極電位仍接近平衡狀态(即不顯著偏離能斯特方程計算值)的電極。這與極化電極相反,後者在通電時電位會發生明顯偏移。
•快速反應動力學:電極表面反應速率快,能及時補充或消耗電荷,避免電荷積累導緻的電位偏移。
•高導電材料:使用高導電性物質(如鉑、碳)降低電阻,減少歐姆極化。
•濃度極化抑制:通過攪拌、多孔結構設計維持電解液濃度均勻,減少濃差極化。
•參比電極(如甘汞電極):需保持恒定電位作為測量基準。
•燃料電池陰極:氧氣還原反應中使用催化劑(如Pt)加速反應,避免極化損失。
•電解工業:通過優化電極材料提高電流效率,降低能耗。
特征 | 退極化電極 | 極化電極 |
---|---|---|
電位穩定性 | 高(接近平衡值) | 低(顯著偏離) |
電流密度 | 允許較高電流 | 高電流導緻更大偏移 |
能量損失 | 較小 | 較大 |
退極化電極設計直接影響電池效率、傳感器精度等。例如,锂離子電池中通過納米結構正極材料加速锂離子嵌入/脫出,可減少極化現象。
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