一、基本结构与组成

• 核心材料：以铝为基体，添加锌、铟、镉等合金元素（如 Al-Zn-In 系、Al-Zn-In-Mg-Ti 系），形成具有良好电化学性能的合金。
• 结构设计：
  • 通常加工成棒状、带状或块状，表面光滑无毛刺，以保证与环境介质充分接触。
  • 内部焊接铜芯导线（一般为多股紫铜），用于连接被保护金属结构，形成电流回路。
  • 部分阳极外包裹填充料（如石膏粉、膨润土、硫酸钠等），优化离子传导性能，降低接地电阻。

二、工作原理

• 电化学原理：铝合金牺牲阳极的电极电位低于被保护金属（如钢铁、铜合金等），在电解质溶液中形成原电池。
  • 阳极（铝合金）作为电池负极，发生氧化反应：$\text{Al}?3{\text{e}}^{?}?{\text{Al}}^3$，释放电子。
  • 被保护金属作为电池正极，电子聚集使其表面电位负移至 “阴极保护电位区间”（如钢铁的保护电位为 - 0.85V~-1.5V vs CSE），抑制金属离子的溶解（腐蚀）。
• 电位特性：25℃时，铝合金牺牲阳极的标准电极电位约为 - 1.05V~-1.25V（相对于硫酸铜参比电极，CSE），具体数值取决于合金成分和介质条件。

三、主要特点

优势：

• 高电容量：理论电容量约为 2980Ah/kg，远高于锌阳极（约 820Ah/kg），适合长周期保护场景。
• 轻量化：密度仅为 2.7g/cm3，约为锌阳极的 1/3，便于运输和安装，尤其适用于水下或高空作业。
• 耐海水性能优异：在海水、盐雾等强电解质环境中，腐蚀产物疏松易脱落，可维持稳定的电流输出。
• 成本适中：原材料丰富，制备工艺成熟，性价比高于镁阳极（在海水环境中）。

局限性：

• 土壤环境适应性差：在干燥土壤或低电阻率土壤中，阳极极化严重，电流输出衰减快，需配合填充料使用。
• 自腐蚀率较高：在中性或弱碱性介质中，若合金成分不均匀，易发生晶间腐蚀，降低电流效率（理想状态下电流效率≥85%）。
• 电位调节范围有限：无法像外加电流阴极保护那样灵活调整电位，适用于保护电位要求相对固定的场景。