什么是阴极保护(Cathodic Protection)？

阴极保护是一种保护金属结构不受腐蚀的方法。制造这些结构的金属（通常是钢）在与水频繁接触时容易发生氧化反应而腐蚀。这种反应包括金属释放电子，并由溶解的微量盐促进在水中，使水起电解液的作用。因此，腐蚀可以看作是一个...

阴极保护是一种保护金属结构不受腐蚀的方法。制造这些结构的金属（通常是钢）在与水频繁接触时容易发生氧化反应而腐蚀。这种反应包括金属释放电子，并由溶解的微量盐促进在水中，使水起电解液的作用。因此，腐蚀可以看作是一个电化学过程。阴极保护通过使用一种更具电正性的金属作为阳极，建立一个电化学电池，将金属结构转变成一个带正电荷的电极，这样结构就不会将电子丢失到周围环境中。带烧杯的科学家这种保护方法可用于地下管道和储罐；地上结构，如电线塔；以及部分浸没的结构，例如船舶和钻井平台。它也可以用来保护钢筋混凝土中的钢筋。耐腐蚀性更强的金属往往比钢贵，而且可能缺乏必要的强度，所以防腐钢通常是最好的选择，虽然其他可以腐蚀的金属也可以用这种方法加以保护。钢主要由铁组成，其氧化还原电位为-0.41伏。这意味着它在氧化还原电位较低的环境中会失去电子，例如水，水可能以雨的形式与这种金属接触，凝结或潮湿的周围土壤。与铁接触的水滴形成一个电化学电池，铁在其中通过反应Fe->；fe2e-铁II（Fe2）离子在水中溶解，电子流过金属，在水的边缘，电子、氧气和水的相互作用产生氢氧化物（OH-）离子：O2 2H2O 4e----gt；4OH-。负的氢氧化物离子与水中的正铁II离子反应，形成不溶性的氢氧化铁（Fe（OH）2），然后氧化成氧化铁（Fe2O3），更广为人知的是生锈。有两种主要的阴极保护方法，通过提供另一种电子源来防止这种腐蚀。在电流保护中，一种氧化还原电位比被保护金属更负的金属通过一根绝缘线与结构连接，形成一个阳极，通常使用-2.38伏特的氧化还原电位来达到这一目的-其他常用的金属是铝和锌。这一过程建立了一个电池，电流从阳极流向结构，该结构充当阴极。阳极失去电子并被腐蚀；因此，它被称为"牺牲阳极"。电偶阴极保护的一个问题是，阳极最终会被腐蚀到不再提供保护并需要更换的程度。另一种阴极保护系统是外加电流阴极保护（ICCP）。这与电偶方法类似，除了电源用于从阳极到被保护结构的电流外，需要直流电（DC），而不是交流电（AC），因此，采用整流器将交流变为直流，这种方法提供了更持久的保护，因为电流由外部提供，而不是由阳极与周围环境反应产生的电流，从而大大提高了阳极的寿命。

发表于 2020-09-18 05:37
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分类：科学教育

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