熱浸涂銀-氯化銀和銀-鹵化銀參比電極性能研究.pdf

1、在海洋金屬結(jié)構(gòu)物外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)中，需要使用參比電極對電位進(jìn)行測量以監(jiān)測保護(hù)狀況，同時為恒電位儀設(shè)備提供控制信號。作為陰極保護(hù)工程用參比電極不僅應(yīng)具有良好的電位穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，具有較好的抗極化性能和極化穩(wěn)定性，還應(yīng)具有足夠長的使用壽命，并且易于制備。長期以來Ag/AgCl參比電極被認(rèn)為是海洋環(huán)境陰極保護(hù)系統(tǒng)中較為理想的參比電極。由于海水中Br-的存在，AgCl和AgBr會形成固溶體，因此銀/鹵化銀電極作為海洋工程參比電極也得到了較多

2、的應(yīng)用。陰極保護(hù)工程中用的Ag/AgCl參比電極主要采用粉壓法制備，但這種電極在長期使用過程中產(chǎn)生的粉化現(xiàn)象會影響參比電極的使用壽命。本論文針對目前使用參比電極存在的壽命短、機(jī)械強(qiáng)度差等問題，采用熱浸涂法制備Ag/AgCl和Ag/AgX參比電極，并對電極的性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明本論文所研制電極具有穩(wěn)定性好、極化電阻小、抗極化性能好等特性。 在熱浸涂法制備Ag/AgCl和Ag/AgX參比電極的試驗中，分別采用了氫還原法和電化學(xué)還

3、原法。采用掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDX）、X射線衍射儀（XRD）等方法對所制備的參比電極進(jìn)行了微觀組織結(jié)構(gòu)的研究。采用電極電位穩(wěn)定性測試、抗極化性能測試、線性極化電阻、電化學(xué)阻抗等方法評價不同還原方法制備的Ag/AgCl和Ag/AgX參比電極的性能。試驗結(jié)果表明，氫還原法制備的電極表面存在不均勻性，在晶界的交界處易被優(yōu)先還原為Ag顆粒。和氫還原方法相比，電化學(xué)還原制備的電極具有更小的內(nèi)阻與和更大的比表面積，耐極化性能更好。

4、 由于工程中參比電極的使用環(huán)境比較復(fù)雜，所以本論文還針對所制備電極的具體應(yīng)用環(huán)境研究了各種因素對參比電極性能的影響，如海水介質(zhì)氯濃度、溫度、光照、水流流速、pH值、溴離子等因素對參比電極電位的影響，結(jié)果表明熱浸涂法制備的Ag/AgCl和Ag/AgX參比電極能斯特響應(yīng)和溫度響應(yīng)特性較好，溫度系數(shù)較小；當(dāng)溶液中有溶解氧存在時，光照會使電極表面生成Ag2O，使電極電位發(fā)生漂移；海水流動速度對研究電極的電極電位的影響很大，而pH值的變化對電極電

5、位基本沒有影響；Br-的存在會使Ag/AgCl電極表面形成氯化銀和溴化銀的固溶體，使電極電位變負(fù)，而Ag/AgX電極電位下降趨勢較Ag/AgCl電極更加明顯。 通過加速方法研究電極失效過程及機(jī)理，采用電化學(xué)阻抗（EIS）和各種微觀分析手段研究電極失效過程中表面狀態(tài)、形貌和結(jié)構(gòu)的變化。并通過極化容量測試來預(yù)測新型參比電極的壽命。結(jié)果表明加速失效后的電極表面已全部轉(zhuǎn)化為Ag，失效電極可通過反向電流再生，但其壽命將大大縮短。通過極化容

6、量測試表明所研制電極可使用20年以上。 還采用電化學(xué)石英晶體微天平技術(shù)研究了Ag/AgCl參比電極在3．5％NaCl溶液中電極表面AgCl的溶解過程，并結(jié)合能譜儀（EDX）及掃描電鏡（SEM）對AgCl溶解過程中電極表面形貌和成分進(jìn)行了分析，探討了Ag/AgCl參比電極表面AgCl含量與電極電位的關(guān)系。結(jié)果表明，Ag/AgCl參比電極表面AgCl的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在8％～97％范圍內(nèi)時，電極電位比較穩(wěn)定，并且接近理論電極電位，可作為有