金属网材料主要用作电催化剂的双重结构支撑和高效集电器。在电解电极的制造中，镍和钛等金属被用来创建三维多孔框架。这种结构对于优化物质分解发生的电化学界面至关重要。
金属网的决定性优势在于其开放的孔隙结构，这最大限度地减少了“气泡屏蔽”——即阻塞反应位点的气体气泡的积聚。通过促进气泡的快速分离并最大化活性表面积，网状电极在维持稳定的催化活性方面显著优于实心板式电极。
金属网的结构作用
作为电催化剂载体
金属网充当电极的坚固物理骨架。它为电催化剂的施加提供了一个稳定的基础。
网状结构固定了催化材料，确保其在电解的剧烈化学环境中保持机械稳定性。这种设置使得催化剂能够有效发挥作用，而不会被电解液的流动冲走或降解。
作为集电器
除了物理支撑外，金属网还充当集电器。它将电源的直流电 (DC) 分配到整个电极组件。
由于镍和钛等金属具有特定的导电性能，网状结构确保电能有效地输送到催化位点。这促进了电极整个几何区域的均匀反应速率。
优化电化学效率
最大化有效表面积
与平板金属板不同，金属网提供三维多孔结构。这种几何形状极大地增加了电化学反应的有效表面积。
更高的表面积意味着有更多的活性位点供电解液中的离子迁移和反应。这种活性位点的密度直接关系到每单位体积的效率提高和反应速率的提高。
减轻气泡屏蔽
在电解过程中，会在电极表面产生氢气和氧气等气体。在固体表面上，这些气泡可能会粘附，覆盖活性位点并阻塞电流的流动。这就是所谓的气泡屏蔽。
金属网的高度开放的孔隙解决了这个问题。它们促进了这些气体气泡的快速分离和去除。通过快速清除气泡，网状结构确保电解液与电极表面保持持续接触。
确保均匀的电流分布
气泡的积聚会导致电阻波动，从而产生“热点”或不均匀的反应。
通过其孔隙连续排气，网状结构可维持一致的环境。这确保了均匀的电流分布在电极表面，防止局部退化并延长电极的使用寿命。
理解权衡
机械耐久性考虑
虽然多孔结构提供了优越的化学效率，但网状结构通常不如实心金属板那样具有机械刚性。
工程师必须确保网格的规格足以承受特定电解池设计的物理应力。极其精细的网格虽然提供了高表面积，但可能需要额外的结构框架。
催化剂应用的复杂性
将均匀的电催化剂涂层施加到复杂的三维网格上，比涂覆平面比涂覆平面在技术上更具挑战性。
如果涂层工艺没有优化，孔隙的内表面可能无法获得足够的催化剂覆盖。这将降低由于表面积增加而带来的理论效率提升。
为您的工艺做出正确选择
在为您的特定电解应用选择电极材料时，请考虑您系统的主要运行限制。
- 如果您的主要重点是最大化反应密度：优先选择具有高孔隙率和较小孔径的网格设计，以最大化催化剂的有效表面积。
- 如果您的主要重点是高气体析出率：选择具有稍大开放孔隙的网格，以确保快速排出大量氢气或氧气气泡，防止电压尖峰。
通过集成金属网，您将从简单的导电表面转变为能够维持高效率电解的动态三维反应引擎。
总结表：
| 特性 | 在电解中的功能 | 益处 |
|---|---|---|
| 三维多孔结构 | 增加活性表面积 | 更高的反应密度和效率 |
| 开放孔隙几何形状 | 促进气体气泡快速分离 | 防止气泡屏蔽和电压尖峰 |
| 导电骨架 | 充当集电器 | 确保催化剂上的直流电均匀分布 |
| 催化剂载体 | 提供机械基础 | 将电催化剂固定住，防止电解液流动 |
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参考文献
- Samina Aslam, Nisar Ahmed. Electrochemical hydrogen production: sustainable hydrogen economy. DOI: 10.1039/d3gc02849f
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
