氣體擴散電極
正文
一種特製的多孔膜電極，大量氣體可以到達電極內部，且與電極外面的整體溶液（電解質）相連通，組成了一種三相（固、液、氣）膜電極。它既有足夠的“氣孔”，使反應氣體容易傳遞到電極上，又有大量覆蓋在催化劑（見催化）表面的薄液層。催化劑（如鉑黑）的粉粒分散在多孔膜中，並通過薄液層的“液孔”與電極外面的電解質溶液連通，以利於液相反應物和產物的遷移。氣體進入擴散電極發生催化反應，並產生電流，由此可測出氣體的含量，常用於監測氣體中某些微量組分。用氣體擴散電極製成的小型臨測器用於監測環境、工廠、礦場空氣中某些微量的有害氣體。例如攜帶式的一氧化碳監測儀,其中的電解質用稀硫酸,含有一氧化碳的氣流通過裝有催化劑的氣體擴散電極被氧化為二氧化碳，氧氣則被還原為水。測量這一電池的電流，便可測出一氧化碳含量。電極反應為：2CO+2H2O─→2CO2+4H++4e
O2+4H++4e─→2H2O
總的反應為：2CO+O2─→2CO2
監測儀的電路見圖1。
為了使上述反應順利進行，需要控制電位（30伏），因此要用三個相同的氣體擴散電極,一個做工作電極W；一個做對電極C；一個做參比電極 R。控制W與R間的電位，則W上發生一氧化碳被氧化的反應；對電極上發生氧氣被還原的反應。測量放大後的電流，一氧化碳可測的含量範圍為0.5～50ppm；0～100ppm；500～1000ppm,最低可檢測出0.5ppm。這種監測儀可用於現場連續監測，其靈敏度、重現性、回響時間和使用壽命都決定於膜電極的性能。 氣體擴散電極主要有三種：①雙層電極，電極用金屬粉末和適當的多孔性填料分層壓制，並燒結而成，電極中的細孔層面向電解質，粗孔層面向氣室。如果金屬粉末本身不具備催化劑的性能，還要通過浸漬等方法在孔內沉積催化劑。②防水電極，通常用催化劑粉末（有時還加入導電性粉末）和疏水性微粒混合後輾壓或噴塗，再經適當的熱處理後製成。常用的疏水性材料為聚乙烯、聚四氟乙烯等。催化劑（如鉑黑）粉末的表面是親水的，在它的外表面上都形成了可用於進行氣體電極反應的薄液層。③微孔隔膜電極，電池由兩片用催化劑微粒製成的電極和微孔隔膜層（如石棉紙膜）結合而成（圖2）。
所用隔膜內部微孔的孔徑比電極內微孔的孔徑更小，所以加入的電解液首先被隔膜吸收，然後才用於浸濕電極。如果電解液的量適當，可使電極處在“半乾半濕”狀態，其中既有大面積的薄液膜層，又有一定的氣孔。這種電極容易製備，催化劑利用效率較高，而且不會漏氣或漏液。 以上三種電極並無原則區別，都是由氣孔、液孔和固相三種網路交織組成，分別擔任氣相傳質、液相傳質和電子傳遞的作用。
