一、基本結(jié)構(gòu)與組成

• 核心材料：以鋁為基體，添加鋅、銦、鎘等合金元素（如 Al-Zn-In 系、Al-Zn-In-Mg-Ti 系），形成具有良好電化學(xué)性能的合金。
• 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
  • 通常加工成棒狀、帶狀或塊狀，表面光滑無(wú)毛刺，以保證與環(huán)境介質(zhì)充分接觸。
  • 內(nèi)部焊接銅芯導(dǎo)線（一般為多股紫銅），用于連接被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)，形成電流回路。
  • 部分陽(yáng)極外包裹填充料（如石膏粉、膨潤(rùn)土、硫酸鈉等），優(yōu)化離子傳導(dǎo)性能，降低接地電阻。

二、工作原理

• 電化學(xué)原理：鋁合金犧牲陽(yáng)極的電極電位低于被保護(hù)金屬（如鋼鐵、銅合金等），在電解質(zhì)溶液中形成原電池。
  • 陽(yáng)極（鋁合金）作為電池負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：$\text{Al}?3{\text{e}}^{?}?{\text{Al}}^3$，釋放電子。
  • 被保護(hù)金屬作為電池正極，電子聚集使其表面電位負(fù)移至 “陰極保護(hù)電位區(qū)間”（如鋼鐵的保護(hù)電位為 - 0.85V~-1.5V vs CSE），抑制金屬離子的溶解（腐蝕）。
• 電位特性：25℃時(shí)，鋁合金犧牲陽(yáng)極的標(biāo)準(zhǔn)電極電位約為 - 1.05V~-1.25V（相對(duì)于硫酸銅參比電極，CSE），具體數(shù)值取決于合金成分和介質(zhì)條件。

三、主要特點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)：

• 高電容量：理論電容量約為 2980Ah/kg，遠(yuǎn)高于鋅陽(yáng)極（約 820Ah/kg），適合長(zhǎng)周期保護(hù)場(chǎng)景。
• 輕量化：密度僅為 2.7g/cm3，約為鋅陽(yáng)極的 1/3，便于運(yùn)輸和安裝，尤其適用于水下或高空作業(yè)。
• 耐海水性能優(yōu)異：在海水、鹽霧等強(qiáng)電解質(zhì)環(huán)境中，腐蝕產(chǎn)物疏松易脫落，可維持穩(wěn)定的電流輸出。
• 成本適中：原材料豐富，制備工藝成熟，性價(jià)比高于鎂陽(yáng)極（在海水環(huán)境中）。

局限性：

• 土壤環(huán)境適應(yīng)性差：在干燥土壤或低電阻率土壤中，陽(yáng)極極化嚴(yán)重，電流輸出衰減快，需配合填充料使用。
• 自腐蝕率較高：在中性或弱堿性介質(zhì)中，若合金成分不均勻，易發(fā)生晶間腐蝕，降低電流效率（理想狀態(tài)下電流效率≥85%）。
• 電位調(diào)節(jié)范圍有限：無(wú)法像外加電流陰極保護(hù)那樣靈活調(diào)整電位，適用于保護(hù)電位要求相對(duì)固定的場(chǎng)景。