涂層鈦陽(yáng)極、石墨電極、鉛基合金電極及鉑電極被稱為水溶液電解工業(yè)用四大電極材料。
1、石墨電極 炭電極和石墨電極,是電解工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的電極材料。它可用作陽(yáng)極材料,也可用作陰極材料。
我國(guó)生產(chǎn)炭素材料最大的工廠是吉林炭素廠和南通炭素廠。石墨制品壓制、燒結(jié)后,內(nèi)部存在大量微孔,石墨陽(yáng)極孔隙率為20~30%。石墨陽(yáng)極的電阻率為(6~9)×10-4cm·Ω,抗壓強(qiáng)度為250~350kg/cm2。
一般來(lái)說(shuō),炭和石墨是比較穩(wěn)定的,在常溫下與各種氣體不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。無(wú)定形炭的明顯氧化反應(yīng)發(fā)生在350℃,而石墨則需達(dá)到450℃才明顯氧化。
炭和石墨除與強(qiáng)氧化性酸(如濃硫酸、濃硝酸、鉻酸、王水)和鹽作用外,在一般的電解液中是穩(wěn)定的。
炭和石墨作為陽(yáng)極材料使用時(shí),特別是在酸性溶液中,其電化學(xué)氧化將造成電極的損耗——不僅使外層碳原子生成CO和CO2,而且可造成石墨膨脹、剝落。溶液的濃度、PH值均影響炭材料的陽(yáng)極腐蝕,例如,在堿性溶液中炭材料的腐蝕就較弱。
炭和石墨作為陰極材料使用時(shí),不會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。
炭和石墨人有許多優(yōu)點(diǎn):導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能均好;具有較好的耐蝕性;易加工成不同開(kāi)關(guān)的電極;價(jià)格便宜。
其缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低,易磨損,使用壽命較短,因而還須經(jīng)常更換電極材料,增加了維修費(fèi)用,而且影響時(shí)空效率的提高。
2、鉛及鉛基合金電極
鉛和鉛基合金電極是廣泛用于硫酸及硫酸鹽介質(zhì)、中性介質(zhì)的鉻酸鹽介質(zhì)的不溶性陽(yáng)極。
缺點(diǎn):鉛陽(yáng)極質(zhì)量大、強(qiáng)度低,在使用中易發(fā)生彎曲變形,造成短路,降低電流效率;鉛陽(yáng)極導(dǎo)電性能不夠好,電極消耗比較大。
3、反應(yīng)性金屬電極
反應(yīng)性金屬電極應(yīng)用于有機(jī)電合成取得了較好的發(fā)展,現(xiàn)已成為有機(jī)化學(xué)中的一個(gè)新領(lǐng)域。
反應(yīng)性金屬電極如Mg、Al、Zn、Fe、Li等較活潑,且具有還原性,它既作為反應(yīng)的電子源,起著在反應(yīng)基質(zhì)間進(jìn)行電子交換的作用,同時(shí)也作為反應(yīng)物直接參與反應(yīng),形成活潑的中間物種,使電化學(xué)合成與化學(xué)合成結(jié)合在一起,減小了反應(yīng)步驟,產(chǎn)率高,選擇性亦好。對(duì)傳統(tǒng)有機(jī)合成方法難以進(jìn)行的反應(yīng),采用反應(yīng)性金屬參加的電解合成法可以順利地一步完成。另外,采用反應(yīng)性金屬電解,其電解裝置為一室型電解槽,無(wú)須隔膜,簡(jiǎn)單易行。由此表明該方法是對(duì)傳統(tǒng)的有機(jī)電解合成和有機(jī)合成的一個(gè)重要發(fā)展。