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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(duì)電位進(jìn)行測(cè)量以監(jiān)測(cè)保護(hù)狀況,同時(shí)為恒電位儀設(shè)備提供控制信號(hào)。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(zhǎng)的使用壽命,并且易于制備。長(zhǎng)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(huì)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(zhǎng)期使用過程中產(chǎn)生的粉化現(xiàn)象會(huì)影響參比電極的使用壽命。本論文針對(duì)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(duì)電極的性能進(jìn)行了測(cè)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(yàn)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(duì)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(cè)試、抗極化性能測(cè)試、線性極化電阻、電化學(xué)阻抗等方法評(píng)價(jià)不同還原方法制備的Ag/AgCl和Ag/AgX參比電極的性能。試驗(yàn)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(duì)所制備電極的具體應(yīng)用環(huán)境研究了各種因素對(duì)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(duì)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??;當(dāng)溶液中有溶解氧存在時(shí),光照會(huì)使電極表面生成Ag2O,使電極電位發(fā)生漂移;海水流動(dòng)速度對(duì)研究電極的電極電位的影響很大,而pH值的變化對(duì)電極電
5、位基本沒有影響;Br-的存在會(huì)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(shì)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(cè)試來預(yù)測(cè)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(cè)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(duì)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(shí),電極電位比較穩(wěn)定,并且接近理論電極電位,可作為有
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