什么是陰極保護(Cathodic Protection)？

陰極保護是一種保護金屬結構不受腐蝕的方法。制造這些結構的金屬（通常是鋼）在與水頻繁接觸時容易發生氧化反應而腐蝕。這種反應包括金屬釋放電子，并由溶解的微量鹽促進在水中，使水起電解液的作用。因此，腐蝕可以看作是一個...

陰極保護是一種保護金屬結構不受腐蝕的方法。制造這些結構的金屬（通常是鋼）在與水頻繁接觸時容易發生氧化反應而腐蝕。這種反應包括金屬釋放電子，并由溶解的微量鹽促進在水中，使水起電解液的作用。因此，腐蝕可以看作是一個電化學過程。陰極保護通過使用一種更具電正性的金屬作為陽極，建立一個電化學電池，將金屬結構轉變成一個帶正電荷的電極，這樣結構就不會將電子丟失到周圍環境中。帶燒杯的科學家這種保護方法可用于地下管道和儲罐；地上結構，如電線塔；以及部分浸沒的結構，例如船舶和鉆井平臺。它也可以用來保護鋼筋混凝土中的鋼筋。耐腐蝕性更強的金屬往往比鋼貴，而且可能缺乏必要的強度，所以防腐鋼通常是最好的選擇，雖然其他可以腐蝕的金屬也可以用這種方法加以保護。鋼主要由鐵組成，其氧化還原電位為-0.41伏。這意味著它在氧化還原電位較低的環境中會失去電子，例如水，水可能以雨的形式與這種金屬接觸，凝結或潮濕的周圍土壤。與鐵接觸的水滴形成一個電化學電池，鐵在其中通過反應Fe->；fe2e-鐵II（Fe2）離子在水中溶解，電子流過金屬，在水的邊緣，電子、氧氣和水的相互作用產生氫氧化物（OH-）離子：O2 2H2O 4e----gt；4OH-。負的氫氧化物離子與水中的正鐵II離子反應，形成不溶性的氫氧化鐵（Fe（OH）2），然后氧化成氧化鐵（Fe2O3），更廣為人知的是生銹。有兩種主要的陰極保護方法，通過提供另一種電子源來防止這種腐蝕。在電流保護中，一種氧化還原電位比被保護金屬更負的金屬通過一根絕緣線與結構連接，形成一個陽極，通常使用-2.38伏特的氧化還原電位來達到這一目的-其他常用的金屬是鋁和鋅。這一過程建立了一個電池，電流從陽極流向結構，該結構充當陰極。陽極失去電子并被腐蝕；因此，它被稱為"犧牲陽極"。電偶陰極保護的一個問題是，陽極最終會被腐蝕到不再提供保護并需要更換的程度。另一種陰極保護系統是外加電流陰極保護（ICCP）。這與電偶方法類似，除了電源用于從陽極到被保護結構的電流外，需要直流電（DC），而不是交流電（AC），因此，采用整流器將交流變為直流，這種方法提供了更持久的保護，因為電流由外部提供，而不是由陽極與周圍環境反應產生的電流，從而大大提高了陽極的壽命。

發表于 2020-09-18 05:37
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分類：科學教育

什么是陰極保護(Cathodic Protection)？

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