Electrodul de titan este un fel de electrod care se bazează pe metal de titan și în cele din urmă formează un strat de acoperire cu oxid electrocatalitic pe substratul de titan prin sinterizare și oxidare. Se mai numește și anod stabil dimensional (DSA, pe scurt) datorită stabilității sale dimensionale fizice în timpul utilizării.
Clasificarea electrozilor de titan
În funcție de compoziția chimică și principalele proprietăți electrochimice ale acoperirii, electrozii de titan pot fi împărțiți aproximativ în următoarele trei categorii:
Electrod din titan acoperit cu ruteniu
Aceşti electrozi au un suprapotenţial scăzut de degajare a clorului şi un suprapotenţial mare de degajare a oxigenului şi sunt utilizaţi în principal în diverse ocazii de evoluţie a clorului, cum ar fi industria clorului alcalin, protecţie catodică, etc. Acest tip de acoperire cu electrozi include stratul original de ruteniu titan (Ru Ti) și Ru Ir Ti, Ru Co Ti, Ru Co Sn Ti, Ru Sn Ti, Ru Si Ti, Ru Ti Zr, Ru Ti La, Ru Ti Ce și alte acoperiri dezvoltate pe această bază.
Electrod din titan neacoperit cu ruteniu
Ruteniul este un metal prețios cu prețuri ridicate și rezerve limitate în natură. Pentru a reduce cantitatea de Ru și chiar a înlocui complet Ru, a fost dezvoltat un electrod de titan care nu este acoperit cu Ru. Acești electrozi au, în general, un potențial ridicat de evoluție a oxigenului. Electrozii mai de succes includ electrozi de titan acoperiți cu staniu cu antimoniu, electrozi de titan acoperiți cu spinel Co3O4 și electrozi de titan acoperiți cu oxid de paladiu.
Electrod din titan acoperit cu iridiu
În unele procese electrolitice, cum ar fi extracția electrolitică a metalelor neferoase, industria de galvanizare și reducerea electrochimică pentru a produce substanțe organice, reacția de proiectare a anodului este reacția de evoluție a oxigenului. Prin urmare, se speră să se dezvolte un material anodic cu suprapotenţial scăzut de evoluţie a oxigenului. Electrodul de titan acoperit cu iridiu a fost dezvoltat în acest context. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti și alte acoperiri sunt exemple de astfel de acoperiri cu electrozi. Electrodul de titan acoperit cu Ir Ta este cel mai de succes electrod de evoluție a oxigenului.
Metodele de preparare a electrozilor de titan sunt următoarele:
Metoda de descompunere termică
Metoda de descompunere termică implică de obicei dizolvarea compușilor sărurilor metalice într-un solvent organic sau soluție apoasă, acoperirea soluției pe substrat de titan, încălzirea pentru a volatiliza solventul și apoi sinterizarea la temperatură înaltă pentru a descompune și oxida sărurile pentru a obține o acoperire cu oxid. Metodele de acoperire includ pulverizarea, acoperirea cu role sau acoperirea cu pensula. Pulverizarea și acoperirea cu role sunt foarte mecanizate și potrivite pentru producția industrială. Mediul de muncă este bun, iar acoperirea este relativ uniformă, dar risipa de lichid de acoperire este relativ mare. Acoperirea cu pensula este în general aplicabilă producției la scară mică. Această metodă necesită echipament simplu și pierderi mai mici de soluție de acoperire, dar intensitatea muncii este mare, mediul de muncă este sărac și stratul de acoperire nu este adesea uniform. Este ușor să pregătiți electrozi de oxid multicomponent cu o performanță excelentă prin controlul formulării acoperirii prin metoda de descompunere termică.
Metoda sol-gel
Metoda sol-gel este o nouă metodă de preparare a acoperirilor bazată pe principiul chimiei coloidale. Poate pregăti acoperiri cu electrozi cu granulație ultrafine, care pot crește foarte mult suprafața specifică a suprafeței electrodului. Procesul general de preparare a electrozilor de titan prin această metodă este de a dispersa compuși metalo-organici (cum ar fi alcoxizi de metal) sau compuși anorganici în solvent, de a genera monomer activ prin reacție de hidroliză, de a polimeriza monomerul activ pentru a genera sol, de a acoperi solul pe substrat de titan, uscați filmul de sol pentru a obține film de gel și apoi sinterizați la o anumită temperatură pentru a obține acoperirea. În comparație cu metoda tradițională de descompunere termică, învelișul electrodului preparat prin această metodă este uniform, cu granule mai fine și aproape fără fisuri, ceea ce a atras multă atenție în ultimii ani.
Electrodepunerea
Electrodul de titan acoperit este preparat prin electrodepunere, în general folosind un electrod insolubil ca anod, titan metalic pretratat ca catod, electroliza într-o soluție care conține ioni metalici corespunzători, ionii metalici sunt depuși pe catodul metalic de titan, uscați și apoi sinterizați la temperatură ridicată pentru obțineți un electrod de titan acoperit. Acoperirea obținută prin această metodă este în general uniformă și densă. Dezavantajul acestei metode este că procesul este complex și nu este ușor să se realizeze electrozi uniformi de suprafață mare.
Metoda pulverizarii
Filmele preparate prin pulverizare sunt compacte și au o aderență puternică la substrat. Cu toate acestea, această metodă necesită echipamente speciale, procesul de preparare este relativ complex, iar deșeurile de lichid mamă sunt relativ mari, ceea ce nu este potrivit pentru producția industrială la scară largă.
