工作电极主要用于研究电化学反应的实验,研究人员期望在该电极上发生所关注的特定电化学反应。对于工作电极,有诸多要求。它可以是固体,也可以是液体,各类能导电的固体材料基本都能作为工作电极。同时,所研究的电化学反应不能受电极自身其他反应的干扰,并且要能在较宽的电位区域内进行测定,还必须保证电极不与溶剂或电解液组分发生反应。常见的“惰性”固体电极材料如玻碳、铂、金等常被选用,以满足实验需求。医用电极在医疗领域发挥着重要作用,以心电图机为例,电极需要被准确放置在患者皮肤上,用于检测心脏的电活动。心脏在跳动过程中会产生微弱的电信号,这些信号通过皮肤传导到电极上,电极将其收集并传输到心电图机中,经过处理后形成心电图,医生依据心电图的波形特征,能够判断患者心脏的健康状况,检测是否存在心律失常、心肌缺血等心脏疾病,为临床诊断提供关键依据,在心血管疾病的诊断中具有不可替代的地位。电化学方法处理不产生泡沫。上海循坏水电极

循环水系统中微生物滋生会导致生物粘泥、管道腐蚀和换热效率下降,电极电化学技术可通过原位生成杀菌剂(如活性氯、臭氧和羟基自由基)实现高效消毒。以钛基涂层电极(Ti/RuO₂-IrO₂)为例,在含氯循环水中电解产生次氯酸(HClO),当有效氯浓度维持在0.5-2 mg/L时,对异养菌的杀灭率超过99.9%。相比传统化学加药(如二氧化氯),电化学法具有精细控量、无药剂残留的优势。系统设计需考虑电流密度(通常1-5 mA/cm²)、流速(>0.5 m/s防止结垢)和电极寿命(涂层稳定性>5年)。某石化厂案例显示,该技术使杀菌成本降低40%,且避免了化学药剂对设备的腐蚀风险。湖南循坏水电极需求电化学除氧技术将溶解氧降至0.1mg/L以下。

循环水中的钙镁离子易形成碳酸钙和硫酸钙垢,电化学除垢技术通过阴极反应(2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻)提高局部pH,促使成垢离子(Ca²⁺、Mg²⁺)以疏松形式析出并随排污水排除。采用网状不锈钢阴极时,垢层主要成分为文石型CaCO₃(非粘附性),可通过自动刮垢装置。关键参数包括电流密度(10-30 mA/cm²)、水温(<60℃)和停留时间(>30分钟)。某电厂循环水系统应用后,换热管结垢速率从3 mm/年降至0.5 mm/年,同时节水15%(减少排污量)。该技术的瓶颈在于高硬度水质(>500 mg/L CaCO₃)时能耗上升,需配合水质软化预处理。
电极作为电化学反应的关键部件,其工作原理基于与电解质或反应物间的相互作用。在电池里,电极通过与电解质中的离子进行氧化还原反应,实现电子的释放与接收,进而产生电能。像是常见的干电池,锌皮作为负极,发生氧化反应释放电子;碳棒为正极,接受电子促使还原反应发生。在电化学过程中,电极表面的活性位点能催化反应,极大地提升反应速率,降低反应所需的活化能,使原本难以发生的反应得以顺利进行。电极的命名方式丰富多样。部分依据电极的金属部分来命名,如铜电极、银电极,简单直观地表明了电极的主要材质。有些根据电极活性的氧化还原对中的特征物质命名,像甘汞电极,因其氧化还原对涉及甘汞这一特征物质。还有根据电极金属部分形状命名的,例如滴汞电极,其电极金属部分呈液滴状,以及转盘电极,通过特定的旋转结构来影响电化学反应。此外,依据电极功能命名的也不少,比如参比电极,用于为其他电极提供稳定的电位参考。脉冲电解模式剥离生物膜效率提升40%。

循环水中的油类、缓蚀剂和工艺泄漏有机物会加速微生物繁殖,电化学高级氧化(EAOPs)技术可将其降解为小分子或矿化。以BDD电极为例,其产生的羟基自由基(·OH)能无选择性地攻击有机物,COD去除率可达70-90%。对于含聚丙烯酸类阻垢剂的循环水,在10 V电压下处理2小时,TOC降解率超过80%,且降解产物无生物毒性。系统需优化极板间距(<10 mm降低欧姆损耗)和流量分布(避免短流)。某钢铁厂案例中,电氧化单元使循环水COD稳定控制在30 mg/L以下,减少了生物粘泥导致的停机清洗频率。
电化学技术使生物膜厚度从500μm降至50μm。上海循坏水电极
循环水系统的腐蚀与结垢往往并存,电化学方法可通过调控水质稳定性指数(LSI)实现双重控制。阳极生成氧化性物质(如ClO⁻)抑制腐蚀菌,而阴极反应生成的OH⁻与HCO₃⁻结合生成CO₃²⁻,优先与Ca²⁺形成可排垢层。采用Ti/Pt阳极与316L不锈钢阴极组合时,碳钢挂片的腐蚀速率从0.2 mm/年降至0.02 mm/年,同时结垢倾向指数(PSI)从8降至4。智能控制系统可根据在线pH、ORP和电导率数据动态调节电流(0.5-5 A),适用于水质波动大的工况。某化工厂应用后,设备寿命延长3倍,且年节水效益达200万元。上海循坏水电极