牺牲阳极

为什么要给船舶安装牺牲阳极?

2021-11-01 12:32:37 admin

早在18世纪中期,路易吉·加尔瓦尼(Luigi Galvani, 1737-1798)和亚历山德罗·沃尔特(Alessandro Volta, 1745-1827)的著作发表后,科学家们就知道了不同的金属连接在一起会导致腐蚀。他们都被认为是早期电化学研究的先驱。

大约在同一时期,英国海军部长塞缪尔·佩皮斯(Samuel Pepys)报告称,在铜和青铜中发现了铁和软钢的腐蚀产物。

科学家们最终意识到,不同的金属具有不同的电学性质,当它们相互接触或与任何能导电的物质接触时,它们会相互作用并产生电流。不同的金属相互接触,通过产生电子流而迅速腐蚀。这一发现直接导致了电池的发展,因为可以找到各种不同的金属,可以产生高达1.5伏的电压——这些金属可以串联起来产生强大的电池。镍镉(NiCd)电池是一个很好的例子,今天仍然广泛使用,但如果内部物质泄漏,它们会对环境产生严重破坏,且极难恢复——因此对于用完的电池严禁随意丢弃。其它电池的例子包括锂离子电池、镍氢电池、砷化镓电池等。它们都有两种不同的金属,但铅酸电池的工作原理略有不同。

牺牲阳极、铝阳极、锌阳极


在产生电流的同时,一种“较软”或“较不高贵”的金属逐渐被摧毁,“更高贵”(高贵是用来描述金属不同的电学性质的术语——其恰当的科学术语是Galvanic Scale)的金属没有受到伤害。虽然这对电池来说很有效,但它们最终也会消耗完毕,需要在消耗完其中一种金属后更换。

在船舶中,任何来自不同金属的电流都是无益的。轴的材质与多数设备不同,一般为不锈钢,而贯穿船体的支柱通常由青铜制成。

舷外板通常有不锈钢支柱,但如果船外壳是铝制的。如果不加以保护,其中一种金属(船壳)将会腐蚀。盐水是电流流动的理想电解质,但即使是淡水也有足够的杂质,它也能传导少量的电流。

金属部件的腐蚀是我们不需要的。电机或驱动部件的腐蚀会很快导致昂贵的故障维修。

人们设计了一种电偶序表来表示不同金属的不同电活动性。镁、锌和铝都在“活性”的一端,而不锈钢、钛和石墨则处于较不活跃或“更高贵”的一端。在这些两个极端的金属形成的电流是最高的,但电流也会产生在任何两种不同的金属之间,即使它们在电偶序位置上距离很近。

船员们采用了一种阴极保护系统,在所有水下金属部件和船体上添加一种牺牲阳极金属,这样新的金属就可以被消耗掉,而不是更昂贵的船舶部件。锌是第一个被发现有效的金属,因为它的活性高,相对便宜,容易获得。当锌被牺牲时,我们投入的成本是非常低的。

研究表明,铝阳极具有性能优良、成本低廉、无毒等优点,是目前海洋牺牲阳极的较好选择。


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