电化学---电极

1、定义：电子或电器装置、设备中的一种部件，用做导电介质(固体、气体、真空或电解质溶液)中输入或导出电流的两个端。输入电流的一极叫阳极或正极，放出电流的一极叫阴极或负极。电极有各种类型，如阴极、阳极、焊接电极、电炉电极等。什么是“电极”一次电池电极二次电池电极燃料电池电极新型电极功能电极原电池原电池石墨电极铂电极电解池电解池电极根据组成电极物质的状态，可以把电极分为三类。第一类电极是金属电极和气体电极，如丹尼尔电池中锌电极和铜电极，还有标准氢电极；第二类电极是金属-金属难溶盐电极及金属-金属难溶氧化物电极，如Ag-AgCl电极。第三类电极是氧化还原电极（任一电极皆为氧化还原电极，这里所说的氧化还原

2、电极是专指参加电极反应的物质均在同一个溶液中），如Fe3+，Fe2+溶液组成的电极。氧化还原电极一次电池电极一次电池电极酸性锌锰干电池是以锌筒作为负极，并经汞齐化处理，使表面性质更为均匀，以减少锌的腐蚀，提高电池的储藏性能，正极材料是由二氧化锰粉、氯化铵及碳黑组成的一个混合糊状物。正极材料中间插入一根炭棒，作为引出电流的导体。（）Zn|NH4Cl（20%）ZnCl2|MnO2，C（+）2MnO2+Zn+2NH4Cl2MnO(OH)+Zn(NH3)2Cl2该电池的电流电压特性和二氧化锰的来源有关，也直接地依赖于锰的氧化价态、晶粒的大小及水化程度等。目前已全部以ZnCl2电解液代替NH4Cl，充分

3、说明Zn与Cl配合ZnCl4，而不必有NH4存在，放电前pH=5，放电后pH上升到pH=7为中性。一次电池电极一次电池电极碱性锌锰干电池(简称为碱锰电池)在结构上采用与普通锌锰电池相反的电极结构，增大了正负极间的相对面积，采用高导电性的碱性电解液，正负极采用高能电极材料，所以，碱锰电池的容量和放电时间是同等型号普通电池的37倍，低温性能两者差距更大，碱锰电池更耐低温，而且更适合于大电流放电和要求工作电压比较稳定的用电场合。正极为阴极反应：MnO2+H2O+eMnO(OH)+OHMnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度MnO(OH)+H2O+OHMn(OH)4Mn(OH)4+2e)(24OHMn

4、负极为阳极反应：Zn+2OHZn(OH)2+2eZn(OH)2+2OHZn(OH)4总的电池反应为：Zn+MnO2+2H2O+4OHMn(OH)42+Zn(OH)4二次电池电极二次电池电极镉镍电池：负极为海绵状金属镉，正极为氧化镍（NiOOH）电池表达式为：(-)CdKOH(NaOH)NiOOH(+)镉镍电池标称电压为1.2V，有圆柱密封式（KR）、扣式（KB）、方形密封式（KC）等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点，但存在“记忆”效应，常因规律性的不正确使用造成电性能下降。 端电压u: U= + +(RTnF)lnI l,t，( -1)l+(RTInF)l

5、nlllo电池的内阻与其荷电状态有关，即充电态的内阻小于放电态的内阻。这是因为放电态的活性物质已转变为绝缘态的Ni(OH)：和Cd(OH)：，内阻较大，但随充电的进行，Ni(OH)：逐渐向具有半导体性质的NiOOH转变，Cd(OH)：向金属cd转化，使电池内阻值下降 。燃料电池电极燃料电池电极燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极。这类电池具有转换效率高、容量大、比能量高、功率范围广、不用充电等优点，但由于成本高，系统比较复杂，仅限于一些特殊用途，如飞船、潜艇、军事、电视中转站、灯塔和浮标等方面。氢氧燃料电池工作

6、时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气。氢、氧气在电极上的催化剂作用下，通过电解质生成水。这时在氢电极上有多余的电子而带负电，在氧电极上由于缺少电子而带正电。接通电路后，这一类似于燃烧的反应过程就能连续进行。新型电极新型电极石墨烯催化剂中再加入镍石墨烯催化剂中再加入镍尝试用石墨烯作为替代催化剂。研究人员先利用片状石墨烯制作出立体结构，然后用气相沉积法给立体结构镀上氮和硫。结果发现，镀上的氮和硫的量越多，就越能高效催化制造出更多的氢。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构新材料，价格不高。研究人员指出，如果在石墨烯催化剂中再加入镍，其制氢能力就可以超越铂催化剂，预计将此技术市场化后，可以使燃

7、料电池成本大大下降。功能电极甘汞电极甘汞电极 甘汞电极是由金属汞及其难溶盐Hg2Cl2和KCl溶液组成的电极。它的电极电势随氯离子的浓度不同而不同，其值有表可查。氯化钾溶液浓度为0.1 moldm-3的甘汞电极的电动势温度系数小，但饱和氯化钾的甘汞电极容易制备，而且使用时可以起盐桥的作用，所以平时用得较多。PH电极电极 电位法是能够实现连续在线测量和过程监控的唯一方法，而且电位法可获得精确且结果可重复的pH值，pH电极测量的核心理论是能斯特方程。其中一个半电池称作测量电极，它的电位与特定的离子活度有关；另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是与测量溶液相通，并且与测量仪表相连。最熟

8、悉也是最常用的PH指示电极是玻璃电极。一套工业在线pH测量系统通常由pH传感器即pH电极、pH变送器、电极护套及电缆等四部分构成。u 甘汞电极甘汞电极 电极反应电极反应：Hg2Cl2 + 2e- = 2Hg + 2 Cl- 半电池符号半电池符号：Hg，Hg2Cl2（固）（固）KCl 电极电位电极电位（25）：）： 电极内溶液的电极内溶液的Cl-活度活度一定，甘汞电极电位固定。一定，甘汞电极电位固定。)Cl(lg059. 0)Cl()Hg()ClHg(lg2059. 0OCl/HgHgCl/HgHg2222OCl/HgHgCl/HgHg222222aEEaaaEE甘汞电极的电极电位（甘汞电极的电

9、极电位（ 2525）0.1mol/L 甘汞电极标准甘汞电极(NCE)饱和甘汞电极(SCE)KCl 浓度 0.1 mol / L 1.0 mol / L 饱和溶液电极电位（V） +0.3365 +0.2828 +0.2438温度校正，对于温度校正，对于SCE，t 时的电极电位为：时的电极电位为：Et= 0.2438- 7.610-4(t-25) （V）核心部分是一个玻璃泡（核心部分是一个玻璃泡（敏感玻璃薄膜敏感玻璃薄膜）：）：SiOSiO2 2(x=72%)(x=72%)，NaNa2 2O(x=22%)O(x=22%)，CaO(x=6%)CaO(x=6%)；厚度约为；厚度约为3030100m10

10、0m。在玻璃中。在玻璃中装有装有 pH pH 一定的溶液（内部溶液或一定的溶液（内部溶液或内参比溶液内参比溶液，通常为，通常为0.1mol/LHCl0.1mol/LHCl），其中插入一银），其中插入一银 - - 氯化银电极作为氯化银电极作为内参比电内参比电极。极。 玻璃电极玻璃电极电池组成电池组成 电位法测量溶液电位法测量溶液pHpH值时，通常以值时，通常以pH pH 玻璃电极作玻璃电极作指示电极指示电极(-)(-)，以，以SCESCE作参比电极作参比电极(+)(+)，与待测试液组成下，与待测试液组成下列原电池：列原电池：标准缓冲溶液标准缓冲溶液膜电位膜电位 不对称电位不对称电位 扩散电位（液

11、接电位）扩散电位（液接电位）惰性电极石墨电极（聚兴碳素材料），主要以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体，根据其质量指标高低，可分为普通功率、高功率和超高功率。电解池电极电解池电极石墨电极包括：（1）普通功率石墨电极。允许使用电流密度低于17A cm2的石墨电极，主要用于炼钢、炼硅、炼黄磷等的普通功率电炉。（2）抗氧化涂层石墨电极。表面涂覆一层抗氧化保护层的石墨电极，形成既能导电又耐高温氧化的保护层，降低炼钢时的电极消耗。（3）高功率石墨电极。允许使用电流密度为1825A cm2的石墨电极，主要用于炼钢的高功率电弧炉。（4）超高功率石墨电极。允许使用电流密度大于25A cm2的石墨电极。主要用于超高功率炼钢电弧炉。工业应用：电火花加工工业应用：电火花加工优势：1.加工速度：高速铣粗加工较铜快3倍；高速铣精加工较铜快5倍2.可加工性好，能实现