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气体扩散电极的主要分类及结构

发布时间:2021-03-18      点击次数:29
  气体扩散电极是用具有疏水性高分子材料(如聚四氟乙烯等)作为电极材料的胶粘剂,根据燃料电池的原理制作成具有多孔性、一定的防水性、较好的导电性、高的活性表面积和高的催化活性的一种电极。在常压下使气体和电解液在微孔中处于平衡状态,形成稳定的气-液-固三相界面,在控制一定电位的条件下使发生电化学反应。使用方便,适于作连续和长时间的监测分析工作。已用于大气中的CO、H2S、NO、NO2及厂矿环境中的HCN、肼、醇蒸气和某些含磷有害物的测定。也可用作气相色谱的检测器。
 
  气体扩散电极的分类:
 
  (1)双层电极,电极用金属粉末和适当的多孔性填料分层压制,并烧结而成,电极中的细孔层面向电解质,粗孔层面向气室。如果金属粉末本身不具备催化剂的性能,还要通过浸渍等方法在孔内沉积催化剂。
 
  (2)防水电极,通常用催化剂粉末(有时还加入导电性粉末)和疏水性微粒混合后辗压或喷涂,再经适当的热处理后制成。常用的疏水性材料为聚乙烯、聚四氟乙烯等。催化剂(如铂黑)粉末的表面是亲水的,在它的外表面上都形成了可用于进行气体电极反应的薄液层。
 
  (3)微孔隔膜电极,电池由两片用催化剂微粒制成的电极和微孔隔膜层(如石棉纸膜)结合而成。所用隔膜内部微孔的孔径比电极内微孔的孔径更小,所以加入的电解液首先被隔膜吸收,然后才用于浸湿电极。如果电解液的量适当,可使电极处在"半干半湿"状态,其中既有大面积的薄液膜层,又有一定的气孔。这种电极容易制备,催化剂利用效率较高,而且不会漏气或漏液。
 
  以上三种电极并无原则区别,都是由气孔、液孔和固相三种网络交织组成,分别担任气相传质、液相传质和电子传递的作用。
 
  气体扩散电极的的结构:
 
  一般分为三层结构气体扩散层、集流体层和催化层,也可称之为疏水层、导流体层和亲水层。气体扩散层的主要作用是让反应气体顺利地通过,并且为反应活性层输送相应的反应所需要的气体。同时气体扩散层必须要防止因电解液的迁移导致气体扩散通道被掩没的状况发生,所以气体扩散层一般需要具有透气憎水性。集流体层主要作用是收集电子并起到导流的作用,同时还起到支撑的作用。催化层是氧气发生还原反应的场所,从气体扩散层输送过来的气体在这一层中与该层中的催化剂、电解液一起形成电化学反应活化点。进而将反应气体还原,所以该层应该具有一定的亲水性。
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