“绿色”电化学阴极保护研究进展

发布时间：2024-07-05 21:30

　　电化学保护技术是一种有效、可靠、成熟的金属腐蚀控制技术,已广泛地应用于海洋、土壤、混凝土、石化、水介质等环境的金属构筑物腐蚀防护.然而传统阴极保护存在消耗能源、浪费资源、环境污染等问题,如何充分利用太阳能、自然机械能等作为自供电系统用于金属的电化学保护,引起了科学家的广泛兴趣和探索.本文综述"绿色"电化学阴极保护技术的最新研究进展:阐述了光生阴极保护的原理、保护模式、半导体光阳极的纳米结构、光电性能及光生阴极保护特性,指出光生阴极保护技术存在的技术难题及发展方向;同时简要介绍基于摩擦纳米发电机(TENG)的电化学阴极保护技术的特点与优势,总结了近年来TENG阴极保护技术的研究进展,并展望TENG阴极保护技术的应用前景.最后对上述两种"绿色"电化学阴极保护技术的优缺点及综合应用进行评述.

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【部分图文】：

图6TENG阴极保护系统及其与403不锈钢电极耦合时的电化学性能测试（修改自文献[71])

Guo等[71]于2014年首次报道了基于TENG的阴极保护系统，设计了一种具有分段结构的旋转圆盘式TENG，以横向滑动模式工作，当圆盘转速达到1000r/min时，TENG输出的转移电荷和短路电流密度分别达到0.70C/min和10.1mA/m；当403不锈钢与TENG的负极....

图3Bi2S3/TiO2光生阴极保护原理示意图[31]

窄带隙氧化物半导体也被应用于对TiO2进行改性．Cui等[39]研究了Fe2O3/TiO2纳米管复合膜（FTNAs）对碳钢的光生阴极保护，通过实验和计算得到TiO2的禁带宽度为3.2eV,Fe2O3的禁带宽度为2.2eV，可见Fe2O3能有效提升复合膜的光生阴极保护性能．Guan....

图4具有储能作用的光生阴极保护系统的机理[45]

光生阴极保护面临的另一个问题是没有光照时如何延续阴极保护．Tatsuma等[45]最早在被保护的金属上施加TiO2涂层和WO3涂层，如图4所示，TiO2产生的光生电子一部分转移到金属表面，另一部分以化学能的形式储存在WO3中，在光照停止后，WO3中储存的电子再释放到金属表面．至今....

图1光生阴极保护原理示意图

Yuan等[3]采用溶胶凝胶法在铜表面涂覆TiO2层，发现TiO2层不仅能提供涂层防护，而且在紫外光照射下还能使金属的电位负移，类似于为铜基底提供了阴极保护，由此提出光电化学阴极保护的概念，即光生阴极保护．光生阴极保护可成为一种新型的低能耗、无污染的腐蚀控制技术，其基本原理如图1....

本文编号：4001560