Titanyum elektrot, titanyum metaline dayalı bir tür elektrottur ve son olarak sinterleme ve oksidasyon yoluyla titanyum substrat üzerinde bir elektrokatalitik oksit kaplama tabakası oluşturur. Kullanım sırasında fiziksel boyut kararlılığı nedeniyle Boyutsal Olarak Kararlı Anot (kısaca DSA) olarak da adlandırılır.
Titanyum elektrotların sınıflandırılması
Kaplamanın kimyasal bileşimine ve ana elektrokimyasal özelliklerine göre, titanyum elektrotlar kabaca aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir:
Rutenyum kaplı titanyum elektrot
Bu elektrotlar, düşük bir klor oluşumu aşırı potansiyeline ve yüksek bir oksijen oluşumu aşırı potansiyeline sahiptir ve esas olarak Klor alkali endüstrisi, katodik koruma, vb. Ti) ve 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 ve bu temelde geliştirilen diğer kaplamalar.
Rutenyum kaplı olmayan titanyum elektrot
Rutenyum, doğası gereği yüksek fiyatlı ve sınırlı rezervlere sahip değerli bir metaldir. Ru miktarını azaltmak ve hatta Ru'yu tamamen değiştirmek için, Ru kaplı olmayan bir titanyum elektrot geliştirildi. Bu elektrotlar genellikle yüksek oksijen oluşum aşırı potansiyeline sahiptir. Daha başarılı elektrotlar arasında kalay antimon kaplı titanyum elektrotlar, Co3O4 spinel kaplı titanyum elektrotlar ve paladyum oksit kaplı titanyum elektrotlar bulunur.
İridyum kaplı titanyum elektrot
Demir dışı metallerin elektrolitik ekstraksiyonu, galvanik kaplama endüstrisi ve organik maddeler üretmek için elektrokimyasal indirgeme gibi bazı elektrolitik işlemlerde, anodun tasarım reaksiyonu oksijen evrim reaksiyonudur. Bu nedenle, düşük oksijen oluşum aşırı potansiyeline sahip bir anot malzemesi geliştirilmesi umulmaktadır. İridyum kaplı titanyum elektrot bu arka plan altında geliştirilmiştir. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti ve diğer kaplamalar, bu tür elektrot kaplamalarına örnektir. Ir Ta kaplı titanyum elektrot, en başarılı oksijen evrim elektrotudur.
Titanyum elektrotların hazırlanma yöntemleri aşağıdaki gibidir:
Termal ayrışma yöntemi
Termal ayrışma yöntemi genellikle metal tuzu bileşiklerinin bir organik çözücü veya sulu çözelti içinde çözülmesini, çözeltinin titanyum substrat üzerine kaplanmasını, çözücünün buharlaştırılması için ısıtılmasını ve ardından oksit kaplama elde etmek için tuzların ayrıştırılması ve oksitlenmesi için yüksek sıcaklıkta sinterlemeyi içerir. Kaplama yöntemleri püskürtme, rulo kaplama veya fırça kaplamayı içerir. Püskürtme ve merdaneli kaplama son derece mekanizedir ve endüstriyel üretime uygundur. Çalışma ortamı iyidir ve kaplama nispeten düzgündür, ancak kaplama sıvısının atığı nispeten büyüktür. Fırça kaplama genellikle küçük ölçekli üretime uygulanabilir. Bu yöntem, basit ekipman ve daha az kaplama solüsyonu kaybı gerektirir, ancak emek yoğunluğu yüksektir, çalışma ortamı zayıftır ve kaplama genellikle tekdüze değildir. Termal ayrışma yöntemi ile kaplama formülasyonunu kontrol ederek mükemmel performansa sahip çok bileşenli oksit elektrotları hazırlamak kolaydır.
sol-jel yöntemi
Sol-jel yöntemi, koloidal kimya ilkesine dayalı olarak kaplama hazırlamak için yeni bir yöntemdir. Elektrot yüzeyinin spesifik yüzey alanını büyük ölçüde artırabilen ultra ince taneli elektrot kaplamaları hazırlayabilir. Bu yöntemle titanyum elektrotları hazırlamanın genel süreci, metal-organik bileşikleri (metal alkoksitler gibi) veya inorganik bileşikleri çözücü içinde dağıtmak, hidroliz reaksiyonu yoluyla aktif monomer oluşturmak, sol oluşturmak için aktif monomeri polimerize etmek, sol üzerinde sol kaplamaktır. titanyum substrat, jel film elde etmek için sol filmi kurutun ve ardından kaplamayı elde etmek için belirli bir sıcaklıkta sinterleyin. Geleneksel termal ayrışma yöntemiyle karşılaştırıldığında, bu yöntemle hazırlanan elektrot kaplaması tek tiptir, daha ince tanelidir ve son yıllarda çok dikkat çeken neredeyse hiç çatlak yoktur.
Elektrodepozisyon
Kaplanmış titanyum elektrot, genellikle bir anot olarak çözünmeyen bir elektrot, katot olarak önceden işlenmiş metal titanyum, karşılık gelen metal iyonlarını içeren bir çözelti içinde elektroliz kullanılarak elektro biriktirme ile hazırlanır, metal iyonları metal titanyum katod üzerinde biriktirilir, kurutulur ve daha sonra yüksek sıcaklıkta sinterlenir. kaplanmış titanyum elektrot elde edin. Bu yöntemle elde edilen kaplama genellikle düzgün ve yoğundur. Bu yöntemin dezavantajı, işlemin karmaşık olması ve tekdüze geniş alanlı elektrotlar yapmanın kolay olmamasıdır.
Püskürtme yöntemi
Püskürtme ile hazırlanan filmler kompakttır ve alt tabakaya güçlü bir şekilde yapışır. Bununla birlikte, bu yöntem özel ekipman gerektirir, hazırlama süreci nispeten karmaşıktır ve ana likör atığı nispeten büyüktür, bu da büyük ölçekli endüstriyel üretim için uygun değildir.
