陰極過程陰極過程的應用

利用電化學阻抗(Els)技術研究了N80鋼在不同介質條件下CO₂腐蝕過程中可能存在的陰極反應及其反應速度。結果表明，N80鋼在CO₂腐蝕環(huán)境下存在H 和H₂O以及H₂CO₃，HCO₃^-的還原反應、但在不同條件下各個還原反應的速度并不相同 。在酸性的飽和CO₂溶液中，H 的還原控制著陰極反應速度，HCO₃^-和H₂CO₃的還原反應速度較??；在中性的飽和CO₂溶液中，陰極過程以HCO₃^-和H₂CO₃的還原為主，H 的還原反應速度比較微弱；在堿性的NaHCO₃溶液通入CO₂后，HCO₃^-的還原控制著陰極反應速度。在以上條件下，H₂O的還原速度比較微弱，還不會對陰極交換電流產(chǎn)生影響。

陰極的材質、聚集狀態(tài)和表面特性對陰極過程都會有影響。例如，本來不能通過水溶液電解提取的堿金屬、堿土金屬和稀土金屬，但在使用汞或汞齊液態(tài)陰極的情況下，一方面靠氫在汞陰極上的極高超電位，另一方面靠與汞形成汞齊，降低了其在陰極中的活度使金屬電位變得更正，而能有效地進行陰極還原析出。

電解質體系 有機溶劑電解質體系因不存在氫的析出問題，某些活潑金屬可以從這種電解質體系中陰極還原析出。例如，可以自醚的溶液中電解鋁和鎂。

金屬配位離子陰極還原特點 金屬配位離子的陰極電還原過程需在更負的陰極極化還原電位下進行。金屬的還原析出不是配位離子先離解出簡單金屬離子，再由后者放電析出；而是配位離子在陰極上通過減少配位數(shù)或交換配位體轉化為“表面配合物”后直接放電析出的。電解金屬配位離子通常都能獲得細結晶的陰極沉積金屬。

影響因素 陰極過程受陰極的材質和狀態(tài)特點的影響甚大，可以是金屬離子被還原成更低價態(tài)乃至被還原呈游離金屬析出，也可以是H 的放電呈氫氣析出。影響陰極過程的主要因素有超電位、陰極性狀和電解質體系。

超電位金屬離子陰極還原的超電位一般都很小，而氫卻相當大。氫由于在標準還原電位比其更負的某些較活潑金屬如鉛、錫、鋅等上面具有很高的活化超電位，使得其析出所需的極化還原電位變得比這些金屬的更負。結果，即使在酸性水溶液中電解，陰極過程基本上也不是H 離子的放電析出，而是這些金屬離子在陰極上進行被還原成游離金屬的電結晶過程 。

從低壓氣體放電管陰極發(fā)出的電子在電場加速下形成的電子流。陰極可以是冷的也可以是熱的，電子通過外加電場的場致發(fā)射、殘存氣體中正離子的轟擊或熱電子發(fā)射過程從陰極射出。

熱陰極是通過陰極材料的熱電子發(fā)射而獲得電子流的一種陰極，熱陰極的加熱方法有兩種：對發(fā)射體或它們的基金屬直接通電進行加熱的叫做直熱式陰極；對熱子進行通電加熱，再由熱子將熱量輻射和傳導給發(fā)射體的陰極叫做間熱式陰極。按陰極制備材料的不同，又有純金屬陰極、原子薄膜陰極、氧化物陰極和擴散陰極、六硼化鑭陰極等之分。