電極學體系組成

電極學體系由下面幾個部分組成：

（1）反應物和離子化物質(zhì)或有助于離子化作用的物質(zhì)，它們提供了電流的通路。體系的這一部分是電的離子導體（第二類導體），稱為電解質(zhì)。

（2）與電解質(zhì)相接觸的兩塊金屬板，它們和反應物產(chǎn)生電子交換。并把電子轉(zhuǎn)移到外電路，或從外電路轉(zhuǎn)移電子進來，這些金屬板稱為電極。

（3）聯(lián)結電極并保證電流在兩極間通過的金屬導體（第一類導體），叫做外電路。

電極，一般情況下，僅指電子導體或電于導體材料，如鉑電極、石墨電極。

有時候，說到某種電極時，指的是電極反應或整個電極系統(tǒng)(包括離子導體)，而不只是指電子導體材料，如參比電極。

若按電位高低區(qū)分電極，則電位較高的電極稱為正極，電位較低的電極則稱為負極。若按電極上發(fā)生的反應區(qū)分電極，則發(fā)生氧化反應的電極稱為陽極，發(fā)生還原反應的電極稱為陰極。在電解槽中，正極即陽極，負極即陰極，在化學電源中，在工作狀態(tài)下(放電時)負極是陽極，正極則是陰極；而在充電時，正極成為陽極，負極則為陰極。為了避免混淆，化學電源的電極，宜分別稱為正極和負極。

在電化學體系中伴隨著兩個非同類導體之間的電荷轉(zhuǎn)移而在兩相界面上發(fā)生的化學反應，稱為電極反應。

任何金屬都是由排列整齊的金屬正離子及在其間半自由流動著的電子所組成。在一般情況下，金屬在空氣中是穩(wěn)定的，組成它的金屬正離子不會離開金屬表面而逸出。但一旦把金屬置于電解質(zhì)溶液中時，在金屬與溶液的界面上就要發(fā)生粒子的交換而使金屬具備了電化學的某種特性，此時，即稱該金屬為“某電極”。換句話說，任何金屬在電解質(zhì)溶液中都成為電極。

可見，一種金屬放在它的鹽溶液中時，當金屬與溶液間的陽離子交換達到平衡時，在金屬與溶液的界面間必然形成一定結構的雙電層，產(chǎn)生一定的電位差，此電位差就稱為該金屬在它的鹽溶液中的電極電位。

無電流通過時的電極電位，統(tǒng)稱靜態(tài)電位：有電流通過時的電極電位，統(tǒng)稱動態(tài)電位。

當電流通過電極時，電極電位偏離平衡電極電位(甲。)的現(xiàn)象，稱為電極的極化。平衡電極電位是電極上無電流通過時，處于平衡狀態(tài)下的一種電位。當有外電流通過電極時，電極原來的平衡狀態(tài)就被破壞，因為電極電位就向著偏離平衡電位的方向變動，即發(fā)生了電極的極化。

陽極上發(fā)生極化時，陽極的電極電位總是變得比平衡電極電位還正，即電極電位向正的方向移動，叫做陽極極化；陰極上發(fā)生極化時，陰極的電極電位總是要變得比平衡電極電位更負些，即電極電位向負的方向移動，稱之為陰極極化。

《鈦電極反應工程學》分成兩部分。第一部分講述電極反應工程學。第二部分講述一種新型高效節(jié)能電極材料——鈦電極的制造及應用。《鈦電極反應工程學》適用從事電極研究，尤其從事鈦電極研究、生產(chǎn)和使用的工程技術人員閱讀，也可以供高等院校師生教學使用和參考。希望《鈦電極反應工程學》的出版能對國內(nèi)鈦電極事業(yè)的進步和發(fā)展有一定的幫助?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，要求電極科學技術的不斷創(chuàng)新，而電極材料和電極反應工程學科的進步，又有力地支持了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，同時也使學科的理論進一步得到完善。鈦電極誕生以來，在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮了巨大的作用。當電極反應工程進入鈦電極時代后，業(yè)界對電極材料的研究更加深入、系統(tǒng)，對電極材料的應用也更加廣泛，由此催生了電極學。通過對電極材料的精心選擇，達到電化學工藝的最優(yōu)化，是電極學研究的最終目的，而電極反應工程學則是電極學科的一個分支。

第一部分 電極反應工程學

第1章 電極的電催化作用

1.1 電極在電極反應中的作用

1.1.1 對電極反應速度產(chǎn)生影響

1.1.2 對反應機理產(chǎn)生影響

1.1.3 通過控制電極電位改變電極反應的方向和速度

1.1.4 過電位是電極過程動力學一個重要參數(shù)

1.1.5 降低電解過程的能耗

1.1.6 電極材料對有機電合成反應的作用

1.1.7 電極材料對電解法處理廢水的作用

1.2 電解工程對電極材料的要求

參考文獻

第2章 電極反應工程實際問題

2.1 電極反應工程生產(chǎn)中主要技術經(jīng)濟指標

2.1.1 電流效率

2.1.2 電化學反應器工作電壓

2.1.3 直流電耗

2.2 氣泡效應

2.2.1 電極析氣對溶液電導率的影響

2.2.2 析氣電極的電流分布

2.3 電極表面的電位及電流分布

2.3.1 一次電流分布

2.3.2二次電流分布

2.3.3三次電流分布

參考文獻

第3章 工業(yè)電解用電槽及電極

3.1 工業(yè)電解槽

3.1.1 電解槽的分類

3.1.2 電解槽的連接與組合

3.2 工業(yè)電解用電極

3.2.1 石墨電極

3.2.2 鉛及鉛基合金電極

3.2.3 反應性金屬電極

3.2.4 SPE復合電極

3.2.5 金剛石膜電極

3.2.6 氣體擴散電極

3.2.7 充填式電極

3.2.8 粒子床電極

3.2.9 旋轉(zhuǎn)圓筒電極

3.2.10 三維電極

3.2.11 填充床電極

3.2.12 流動床電極

3.2.13 回流床電極

3.2.14 陶瓷電極

參考文獻

第4章 電極反應工程實例

4.1 氯堿工業(yè)

4.1.1 隔膜電解法

4.1.2 離子膜電解法

4.1.3 水銀電解法

4.2 電解提取有色金屬

4.2.1 氯化物溶液電解提取金屬

4.2.2 氯化物硫酸鹽混合溶液電解提取金屬

4.3 有機電合成

4.4 電解法降解有機廢水

4.5 陰極保護

4.5.1 船舶保護用陽極

4.5.2 淡水和淡海水中的橋梁、碼頭保護用陽極

4.5.3 地下管網(wǎng)保護用深井陽極

4.5.4 地下貯罐底板保護用陽極

4.5.5 鋼筋混凝土構件保護用陽極

參考文獻

第二部分 一種新型高效節(jié)能電極材料——鈦電極的制造及應用

第5章 鈦陽極制造工藝

5.1 金屬電極發(fā)展史

5.2 涂層鈦電極的優(yōu)點

5.3 涂層鈦電極制造工藝過程

5.3.1 基體金屬的選用

5.3.2 陽極幾何結構形狀的合理設計

5.3.3 陽極基體的焊接加工

5.3.4 去油污

5.3.5 酸蝕刻

5.3.6 涂液的配制

5.3.7 涂敷涂層

參考文獻

第6章 鈦電極在化工領域的應用

6.1 氯堿工業(yè)

6.2 氯酸鹽生產(chǎn)

6.3 次氯酸鹽生產(chǎn)

6.3.1 制取次氯酸鈉工藝

6.3.2 次氯酸鈉發(fā)生器用電極材料

6.3.3 次氯酸鈉發(fā)生器的應用

6.4 高氯酸鹽生產(chǎn)

6.5 過硫酸鹽電解

6.6 重鉻酸制備

6.6.1 電極的制備

6.6.2 Cr3 電化學氧化生成cr2O72的機理

6.6.3 超聲對cr3 電化學氧化過程時電流效率的影響

6.7 電解法制備過氧化氫

6.7.1 電解法制過氧化氫的基本原理

6.7.2 生產(chǎn)過氧化氫的生產(chǎn)工藝

6.8 二氧化氯的制取

6.9 有機電合成

6.9.1 烯烴電氧化環(huán)合反應

6.9.2 芳香族化合物

6.9.3 芳香醛工業(yè)化生產(chǎn)

6.9.4 葡萄糖酸鈣和山梨糖醇的成對電合成

6.9.5 N-苯基硫脲的間接電氧化

6.9.6 間接電氧化合成L-磺基丙氨酸

6.9.7 成對電解合成甘露醇、山梨醇和葡萄糖酸鹽

6.9.8 成對合成1，2-二醇類化合物

6.9.9 電解合成含氮有機物

6.9.1 0葡萄糖的間接電解氧化

……

第7章 鈦電極在電冶金領域的應用

第8章 鈦電極在金屬箔生產(chǎn)領域的應用

第9章 鈦電極在電鍍領域的應用

第10章 鈦電極在處理廢水（環(huán)境保護）領域的應用

第11章 鈦電極在水處理領域的應用

第12章 鈦電極在陰極保護領域的應用

第13章 鈦電極在電滲析領域的應用

第14章 鈦電極在其他領域的應用2100433B

氣體擴散電極是粉末多孔電極在氣體電極中的應用。電極的活性物質(zhì)是氣體。氣體電極反應在電極微孔內(nèi)表面形成的氣一液-固三相界面上進行。工業(yè)上已得到應用的是氫電極和氧電極，如燃料電池的正、負極和鋅一空氣電池的正極都是這種氣體擴散電極。典型的電極結構有:雙層多孔電極(又稱培根型電極)、防水型電極、隔膜型電極等。

1、電沉積式電極電沉積式電極是以沖孔鍍鎳鋼帶為陰極，在硫酸鹽或氯化物中，將活性物質(zhì)電沉積到基體上，經(jīng)輥壓，烘干，涂粘結劑，剪切成電極片。電沉積式電極制造工藝簡單，生產(chǎn)周期短，活性物質(zhì)利用率高。用電沉法可以制備鎳、鍋、鉆、鐵等高活性電極，其中電沉積式錫電極已在隔一鎳電池中應用。

2、纖維式電極纖維式電極是以纖維鎳氈狀物作基體，向基體孔隙中填充活性物質(zhì)，電極基體孔隙率達93%一”%，具有高比容量和高活性二電極制造工藝簡單，成本低，但鎳纖維易造成電池正、負極短路，自放電大，尚未大量應用?！?