Аноды и катоды являются основной парой электродов в системах защиты от коррозии. Стальной корпус судна выступает в роли катода и должен работать с расходуемыми анодами и катодной защитой: в анодно-катодных узлах из алюминиевого сплава анод преимущественно растворяется и непрерывно поставляет электроны к стальному катоду. Полевые данные показывают, что оптимизированные комбинации анода и катода могут стабилизировать потенциал корпуса ниже -0,85 В. Для подземных трубопроводов аноды и катоды из цинкового сплава требуют токопроводящей засыпки для снижения удельного сопротивления грунта с >50 Ом·м до 1-5 Ом·м, обеспечивая равномерную катодную защиту трубопровода. Глубоководная инженерия подтверждает, что специально разработанные анодно-катодные системы соответствуют международным стандартам в условиях высокого давления, доказывая, что надежность пары обусловлена точным электрохимическим соответствием.
Работа литий-ионных аккумуляторов основана на движении ионов лития между анодами и катодами. Во время разряда ионы перетекают от графитового анода к металлооксидному катоду; зарядка меняет направление этого потока. Практические испытания подтверждают: продукты сернистого катода в литий-серных аккумуляторах отравляют литий-металлический анод, вызывая потерю емкости более чем на 50%. Решение этой проблемы требует одновременного усовершенствования анодов и катодов: использования пористых композитных анодов из кремния/углерода для повышения стабильности и добавления каталитических покрытий на катоды для ускорения реакций. Каждый цикл заряда-разряда происходит в результате взаимодействия анода и катода; отказ любого из них разрушает этот энергетический центр.
Скачки производительности анодов и катодов зависят от глубокой связи между материалом и окружающей средой. В алюминиевых электролизерах традиционные угольные аноды вызывают высокие выбросы углерода во время потребления, в то время как новые батареи используют бифункциональные токосъемники для оптимизации интерфейсов как анода, так и катода, достигая КПД цикла >99%. Для лунных кислородных систем инертные металлические аноды в электролизерах с расплавленными солями устойчиво выделяют кислород при 950 °C, в то время как лунный грунт подвергается восстановлению на месте на катоде для получения кислорода — эта анодно-катодная система достигает выхода кислорода 10 кг/м²/день. Во время технического обслуживания корабля расходуемые анодно-катодные модули требуют замены при остаточном весе 30%; в трубопроводном проектировании требуются анодно-катодные группы каждые 50 метров для обеспечения равномерного потенциала. От глубоководных районов до открытого космоса эволюция анодно-катодной технологии сосредоточена на их совместных механизмах в конкретных сценариях.
Чтобы узнать больше, перейдите в раздел «Титановые аноды».
Язык
