电池气体扩散电极的薄液膜理论及电极类型
气体扩散电极是一种有一定孔率和具有很高的比表面,并能形成稳定的气—液—固三相界面系统的电极。
氧电极的氧还原过程是气相的氧溶解到电解液中,而氧在常温常压下,在水溶液中的溶解度小,且氧在水溶液中扩散速率很小。因此,简单的全浸式多子L电极不能满足实际应用的要求。威尔(Will)曾做过提高传质速率的实验。实验是将长1.2cm,外表面积为2.4cm2的圆筒状铂黑电极(内表面绝缘)浸在氢饱和的4mol.L-1H2SO4中,控制电极电位0.4V,此时H2被氧化为H+的阳极电流仅为0.1mA。如将铂黑电极从溶液中缓慢提升到高出液面3mm时,阳极电流剧增并达到最大值,继续提高电极,电流不再增加,表明半浸没电极只有在高出液面2—3mm那一段气体电极反应速率最大,通过显微镜可观察到这一段电极表面存在“薄液膜”。实验表明,气相中的氢经过液相扩散到电极表面并发生氧化反应,且氢经过薄液膜扩散的路程最短。因此,半浸没电极的薄液膜层反应效率最高。半浸没电极的电流密度比全浸没电极的电流密度大得多。
已在工业上应用的气体扩散电极有防水型电极(憎水型)、培根型(双层多孔型)和隔膜型等几种。