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氣體擴散電極的主要分類及結構

發布時間:2021-03-18      點擊次數:20
  氣體擴散電極是用具有疏水性高分子材料(如聚四氟乙烯等)作為電極材料的膠粘劑,根據燃料電池的原理製作成具有多孔性、一定的防水性、較好的導電性、高的活性表麵積和高的催化活性的一種電極。在常壓下使氣體和電解液在微孔中處於平衡狀態,形成穩定的氣-液-固三相界麵,在控製一定電位的條件下使發生電化學反應。使用方便,適於作連續和長時間的監測分析工作。已用於大氣中的CO、H2S、NO、NO2及廠礦環境中的HCN、肼、醇蒸氣和某些含磷有害物的測定。也可用作氣相色譜的檢測器。
 
  氣體擴散電極的分類:
 
  (1)雙層電極,電極用金屬粉末和適當的多孔性填料分層壓製,並燒結而成,電極中的細孔層麵向電解質,粗孔層麵向氣室。如果金屬粉末本身不具備催化劑的性能,還要通過浸漬等方法在孔內沉積催化劑。
 
  (2)防水電極,通常用催化劑粉末(有時還加入導電性粉末)和疏水性微粒混合後輾壓或噴塗,再經適當的熱處理後製成。常用的疏水性材料為聚乙烯、聚四氟乙烯等。催化劑(如鉑黑)粉末的表麵是親水的,在它的外表麵上都形成了可用於進行氣體電極反應的薄液層。
 
  (3)微孔隔膜電極,電池由兩片用催化劑微粒製成的電極和微孔隔膜層(如石棉紙膜)結合而成。所用隔膜內部微孔的孔徑比電極內微孔的孔徑更小,所以加入的電解液首先被隔膜吸收,然後才用於浸濕電極。如果電解液的量適當,可使電極處在"半幹半濕"狀態,其中既有大麵積的薄液膜層,又有一定的氣孔。這種電極容易製備,催化劑利用效率較高,而且不會漏氣或漏液。
 
  以上三種電極並無原則區別,都是由氣孔、液孔和固相三種網絡交織組成,分別擔任氣相傳質、液相傳質和電子傳遞的作用。
 
  氣體擴散電極的的結構:
 
  一般分為三層結構氣體擴散層、集流體層和催化層,也可稱之為疏水層、導流體層和親水層。氣體擴散層的主要作用是讓反應氣體順利地通過,並且為反應活性層輸送相應的反應所需要的氣體。同時氣體擴散層必須要防止因電解液的遷移導致氣體擴散通道被掩沒的狀況發生,所以氣體擴散層一般需要具有透氣憎水性。集流體層主要作用是收集電子並起到導流的作用,同時還起到支撐的作用。催化層是氧氣發生還原反應的場所,從氣體擴散層輸送過來的氣體在這一層中與該層中的催化劑、電解液一起形成電化學反應活化點。進而將反應氣體還原,所以該層應該具有一定的親水性。
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