石墨电极在五口腐蚀测试池中的作用

在五口腐蚀测试池中，石墨电极通常作为辅助电极（对电极）使用。它的作用与铂网电极类似，但由于材质不同，其应用场景和特性有显著区别。

下面详细解析石墨电极在五口腐蚀池中的作用、优缺点及适用情况：

一、核心作用：作为惰性的辅助电极（对电极）

在标准的三电极腐蚀测试体系中：

1、工作电极： 待测的金属或涂层样品。

2、参比电极： （通过鲁金毛细管）提供稳定电位基准。

3、辅助电极（对电极）： 石墨电极充当此角色，与工作电极构成电流回路，完成电子的输送。

二、石墨电极作为辅助电极的特点、优势与局限

（一）优势（为何选用石墨）

1、成本低廉： 这是其突出优点。相比于昂贵的铂、金等贵金属电极，石墨电极价格极低，属于消耗品，尤其适合学生实验、大规模筛选或预算有限的实验室。

2、化学惰性： 在很宽的电位范围内，特别是在阳极极化区（正电位区），石墨具有较好的化学稳定性，自身不易发生氧化溶解，不会像某些金属电极那样向测试溶液中引入金属离子污染。

3、导电性良好： 石墨具有良好的电子导电性，能够高效地传输电流。

4、高稳定性与不活泼性： 在酸性、中性及许多非氧化性环境中非常稳定。

5、大表面积： 通常使用石墨棒或石墨片，具有较大的表面积，可以降低辅助电极本身的电流密度，减小极化。

（二）局限与注意事项（为何不总是选用石墨）

1、电位窗口限制（阴极区风险）： 这是最关键的限制。

（1）在强负电位（阴极极化） 下，例如进行阴极保护测试或析氢反应研究时，石墨表面可能发生插层反应，电解质离子（如H⁺， Li⁺， Cl⁻等）可能嵌入石墨层间，导致石墨膨胀、剥落甚至粉碎。

（2）在强还原电位下，也可能发生其他副反应。因此，在涉及大幅阴极极化的实验中，石墨并非优异选择。

2、可能引入杂质： 工业石墨电极可能含有微量金属杂质，在长期或高电位测试中可能溶出，影响测试体系。高纯度的热解石墨或玻璃碳是更好但更贵的选择。

3、机械强度与多孔性： 普通石墨较脆，且具有多孔结构。孔隙可能吸附溶液或气体，在电位变化时释放，造成背景电流干扰。致密的玻璃碳则无此问题。

4、不适用于某些强氧化环境： 在很高的正电位下（如>1.8V vs. SHE， 强酸性），石墨可能被氧化生成CO₂。

三、在五口腐蚀池中的具体应用场景

五口腐蚀池的设计（通常包括工作电极口、参比电极口、辅助电极口、进气口、出气口/备用口）为腐蚀测试提供了灵活的环境控制。石墨电极在其中适用于：

1、常规腐蚀电位监测与动电位极化测试： 用于测量金属的自腐蚀电位、极化曲线（Tafel图），评估均匀腐蚀速率。这是常用的场景。

2、电化学阻抗谱测试： 作为辅助电极，施加小振幅的交流信号，研究金属/溶液界面的腐蚀机理和涂层性能。

3、阳极行为研究： 研究金属的钝化行为、点蚀击穿电位等，因为此时工作电极处于正电位区，石墨辅助电极处于负电位区，相对安全。

4、模拟特定工业环境： 在一些涉及碳材料或石墨本身作为部件的工业系统（如某些冷却系统、化工设备）中，使用石墨作为对电极更能模拟实际工况。

四、与铂电极的对比总结

五、结论

在五口腐蚀测试池中，石墨电极是一种经济实用的辅助电极选择，特别适用于常规的、以阳极极化或小范围电位扫描为主的腐蚀电化学测试。

然而，在进行需要强阴极极化、超宽电位窗口扫描或对实验杂质控制要求极其严格的精密研究时，铂电极仍是更可靠、更标准的选择。实验者需要根据具体的研究目标、电位范围和预算来权衡选择。