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[资讯] 苏黎世联邦理工学院揭示阴极保护新机制

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苏黎世联邦理工学院的研究人员最近提出了一种新机制来解决阴极腐蚀保护方面早期假设和理论之间的矛盾。

苏黎世联邦理工学院材料耐久性教授 Ueli Angst 表示: “然而,尽管阴极保护被广泛使用,其背后的基本工作原理仍然不明确且存在争议。”

该研究旨在强调金属和多孔介质界面处阴极保护所涉及的过程。

关于研究

阴极保护通过减缓或阻止导致钢结构腐蚀的过程来防止腐蚀。Angst 指出,如今阴极保护还具有“副作用”,即促进矿物质在金属上的沉积,从而促进贻贝和其他海洋生物的生长。

该大学解释称,几十年来一直存在两种相互矛盾的理论:一种观点认为保护电流通过纯动力学机制直接影响腐蚀速率;另一种观点认为保护电流会导致界面介质的pH值升高,从而保护钢材免受腐蚀。

Angst 认为,缺乏一致的科学理解阻碍了合理工程实践的发展。据报道,这种不一致的状态还意味着标准相互矛盾,使得在实践中不可能同时满足所有相关标准规范。

“这是工程中的一个严重问题,而且鉴于阴极保护可被视为应对基础设施老化挑战的关键技术,并且用于高压天然气管道等安全相关系统中,因此这个问题就更加令人担忧,”Angst 继续说道。

在研究中,研究人员专注于钢和电解质之间的界面,详细描述了空间和时间的变化。

因此,苏黎世联邦理工学院的研究团队表示,这是他们首次展示在钢表面形成一层薄薄的金属氧化物膜。他们还表明,这一层是电化学过程导致 pH 值升高的直接结果。

“我们还能够证明钢表面和电解质中的这些化学变化会导致阳极和阴极反应速度和进程的变化,”该研究的第一作者 Federico Martinelli-Orlando 补充道。

研究人员提出了一种作用机制,解决了先前假设之间明显的矛盾,以互补的方式将两种理论结合在一起。

马丁内利-奥兰多说:“我们得出的结论是,为了充分解释阴极保护的工作机制,我们应该将这两种有争议的理论视为互补的而不是矛盾的。”

基于这些测量结果,研究人员随后开发了一个将所有电化学过程考虑在内的机械模型。他们希望这可以帮助改进防腐技术,并以安全、经济和环保的方式运营关键的钢铁基础设施。

据报道,研究结果可以“验证”现有的经验概念,并为阴极保护的一致方法奠定基础。

安斯特说:“如果我们避免不必要的拆除和更换建筑结构,这最终也会有利于环境。”

这项研究最近发表在《通讯材料》杂志上。苏黎世联邦理工学院补充说,该出版物是欧洲研究理事会“地平线2020”研究计划支持的有关腐蚀和老化基础设施的大型研究项目的一部分。