Causes d'échec du revêtement d'anode en titane

Causes d'échec de anode en titane enrobage

Le développement de matériaux d'électrode dans l'industrie de l'électrolyse a connu le processus de remplacement de l'encre en pierre, des alliages de plomb, des métaux lourds, des métaux précieux, un placage en platine à base de Ti, une anode de revêtement d'oxyde de Ti [1]. Les électrodes recouvertes d'oxyde de titane peuvent être divisées en deux catégories en fonction de l'épaisseur du revêtement. L'une est l'électrode à revêtement épais, dont l'épaisseur du revêtement est supérieure à 0,5 mm, comprenant principalement l'électrode de dioxyde de manganèse en titane et l'électrode de dioxyde de plomb en titane; L'autre est l'anode à revêtement mince, dont l'épaisseur du revêtement varie de quelques microns à une douzaine de microns. L'électrode d'oxyde à base de titane appartient à l'électrode de titane à revêtement mince [2]. L'anode d'oxyde à base de titane a progressivement remplacé l'électrode de graphite traditionnelle et l'électrode en alliage de plomb en raison de sa taille stable, de sa longue durée de vie, de sa pollution secondaire et de sa faible tension de travail. Il existe de nombreuses méthodes pour préparer des revêtements anodiques d'oxyde métallique, tels que la décomposition thermique, la méthode du sol-gel, la méthode de la pulvérisation du magnétron, la méthode d'électrodéposition, la méthode de dépôt de vapeur chimique, etc. Avec différentes méthodes de préparation, les propriétés des revêtements d'anode sont très différentes. La méthode de décomposition thermique est facile à réaliser le dopage de plusieurs composants, et le processus est simple et facile à contrôler, il est donc encore largement concerné. En tant que matériau d'anode pratique, en plus d'avoir une meilleure capacité électrocatalytique, une durabilité élevée est l'exigence de base du matériau d'électrode. Dans cet article, les causes de défaillance et les mesures de modification des anodes d'oxyde à base de titane sont analysées et résumées, dans l'espoir de fournir des idées pour le développement de nouvelles anodes d'oxyde métallique avec une stabilité électrochimique plus élevée.

1 défaillance d'anode à base d'oxyde de titane due à l'anode dans le processus d'électrolyse, lorsque la tension augmente très élevée et en fait pas de courant à travers, l'anode perdra son rôle, ce phénomène est la défaillance de l'anode. Selon l'environnement de fonctionnement et les conditions de l'électrode, on pense généralement que le raccourcissement de la vie ou l'échec des anodes d'oxyde de titane sont principalement causés par les raisons suivantes.

1.1 Corrosion du revêtement

La corrosion du revêtement fait référence à la perte de dissolution d'éléments actifs tels que RU et IR dans le processus d'électrolyse, ce qui entraîne le changement de composition du revêtement et la diminution de la viabilité. Pour le revêtement contenant Ruoz, il est possible de se dissoudre par oxydation électrochimique de l'équation (1): RU02 + 2H2O - RU04 + 4H ++ 4E (1) référence L3 a rapporté que Méthode RBS (Spectroscopie rétrodiffusée Rutherford) utilisée pour déterminer l'oxydation du revêtement Ru-Ti dans le changement de distribution de H. Vallet a souligné qu'après la défaillance, la diminution de la teneur en RU dans le revêtement s'est produite dans la couche mince à 500 m de la matrice Ti, et la densité atomique Ru dans la couche mince n'était pas suffisante pour résister au point actif de l'analyse O suffisante, et Il ne suffisait pas de maintenir la conductivité métallique de l'oxyde mixte RUO + TiO2. Cela conduit à la désactivation de l'électrode. Pour les revêtements contenant IR02, aucune réaction de dissolution de type Ruo n'a été trouvée. L'adsorption d'iridium à O est généralement considérée comme réversible et a une stabilité électrochimique extrêmement élevée dans les milieux acides, de sorte que la possibilité de dissolution électrochimique de l'IROZ est petite. Cependant, en fait, lorsque l'électrode a été avancée dans 0,5 mol / L HZSO4 à un potentiel suffisamment élevé (2,0 V supérieur à l'électrode hydrogène standard NHE), l'anode s'est dissoute en raison de la formation d'IR04, comme le montre l'équation (2) . Selon IR02 + 2H2O - IR04 1 + 4H 10 + 2E (2) KRYSAE], la durée de vie électrolytique rapide du revêtement IR peut être divisée en trois étapes: la première étape est le stade d'amincissement rapide de l'épaisseur du revêtement; La deuxième étape est le stade de stabilisation de la dissolution de l'iridium; Dans la troisième étape, l'ingrédient actif du revêtement est insuffisant et l'électrode est proche de l'état de défaillance. Selon Kristor, dans le processus d'électrolyse, l'oxyde actif est impliqué dans la réaction de l'électrode pour générer des produits solubles, et la dissolution est plus susceptible de se produire au coin du flocon de revêtement.

1.2 Péléling de revêtement

En raison de la volatilisation et du retrait du solvant causés par le froid, le traitement thermique conduit souvent au phénomène de "Cracking " du revêtement d'oxyde d'électrode, et "Cracking " rend le revêtement plus sujet au pelage. (1) La corrosion du métal matriciel entraîne le pelage du revêtement en raison du revêtement poreux et des fissures de surface, l'électrolyte envahit les fissures de revêtement et la surface de la matrice de titane est corrodée et le revêtement actif tombe. Il a été démontré dans la littérature [6] que lorsque la teneur en ions fluors dans l'électrolyte est 1 × 10, il suffit d'endommager la matrice, et même lorsqu'il est polarisé, la matrice de titane sera dissoute. (2) Action de rinçage du gaz, conduisant à la réaction de Zhang Qiongdeng E] pour étudier le processus de pelage du revêtement d'anode en titane, de la réaction de gaz électrochimique des fissures de revêtement se produit, il y a une génération de bulles, une accumulation et une rupture croissantes, les fissures et le revêtement de surface sur les deux côtés respectivement sous la contrainte de traction cyclique pulsante et la force d'impact, conduisant à des fissures élargies pour s'approfondir; La contrainte de cisaillement maximale apparaît dans la zone de déformation élastique-plastique en dessous de l'indentation après l'impact répété du jet de gouttelettes, ce qui conduit facilement à la fissuration transversale entre les couches, entraînant une fragmentation cutanée ou une couche par l'excrétion de la couche.

1.3 Passivation du substrat en titane

La passivation du substrat de titane est la cause la plus courante de défaillance de l'anode d'électrode. Dans le processus d'utilisation de l'électrode d'oxyde à base de titane à un potentiel plus élevé, le titane métallique est facile à oxyder et la couche de transition TI02 est formée à l'interface du revêtement de substrat / oxyde de titane. Ti02 est un matériau semi-conducteur de type N avec une bande interdite large (: par exemple =: 3.2ev). L'état d'interface du revêtement changera en raison de la destruction de la structure du revêtement, et le revêtement est le semi-conducteur de type P. De cette façon, la jonction PN entre le revêtement et la matrice entraînera directement la passivation et la défaillance de l'électrode de revêtement basée sur Titan. La résistance du rutile TiO2 est aussi élevée que 10Q, et la résistance au revêtement change après une défaillance de l'anode. On pense que la pointe du potentiel d'électrode fait que la surface de l'électrode devient une couche de TiO2 avec une valeur de résistance élevée. En référence [8], l'auteur a testé la résistance de l'anode TI / RU02-TIO2. Après avoir trempé dans une solution HC10 pour les semaines de L ou en électrolysant en peu de temps, la résistance de l'électrode revêtue était encore proche de celle de l'échantillon d'origine, mais après la passivation ou la passivation complète, la résistance de l'échantillon a augmenté presque par l'ordre de ordre de grandeur. Hoseinien et al. [G] a trouvé Ti / ru02-ir0. Premièrement, la passivation de Ti0 est liée à la formation de TiO2. À 260h, la tension du réservoir augmente fortement, et après un très court laps de temps (293h), l'électrode échoue. À l'heure actuelle, une couche de transition Ti02 est formée entre la base de titane et le revêtement.

1.4 revêtu "toxique "

titanium-based metal oxide electrodes are used in organic electrochemical synthesis or in the field of organic, pollutant treatment, etc. , as a result of organic compounds, in the common hydroxyl group (OH) , sulfhydryl group (SH) , amino group ( NH2) et ainsi de suite, le groupe et les ions métalliques de transition sont communs, dans la forte complexation, provoque la réaction, le produit sur la surface du revêtement d'oxyde se produit la chimie, l'adsorption et une couche de barrière de type polymère se forme sur la Surface de l'électrode, entraînant une réduction significative, voire une disparition complète, de la capacité électrocatalytique de l'électrode, connue sous le nom de revêtement "empoisonnement. ". Le revêtement "empoisonnement " entraînera une passivation de l'électrode, une augmentation de la tension cellulaire, dans une certaine mesure, une défaillance de l'électrode. Il est mentionné dans la littérature [10] que Masao Takahashi, un savant japonais, a fourni une figure étonnante: anode Ti / Iroz dans 1 mol / L H2SO4 + L MOL / L CH3CN à 40 ° C, 100 A / cm. La durée de vie de l'anode sous le courant est supérieure à 99 inférieures à celle de la solution de 1 mol / L H SO 4. Morimitsu et al. 11 ont rapporté que la durée de vie électrolytique des anodes Ti / Iro2-TAZ05 dans des solutions contenant du benzène, du phénol sulfonate, de l'eau acide, de la solution, n'était que celle de H avec la même acidité. Dans SO.

1.5 Autres raisons

Dans la pratique des plantes, les dommages mécaniques, les conditions de travail déraisonnables, sont les causes les plus probables de la passivation ou de la désactivation des électrodes. (1) Mécanique, dommage, le plus généralement, dans une plante en acier, en galvanisant en feuille, la bande fonctionne à grande vitesse, s'ustiez souvent, la distance entre la cathode et l'anode devient très étroite, entre l'extrémité de la bande et le début De la bande suivante, les soudures indirectes se rompent souvent rapidement, entraînant une fracture et des dommages, mécaniques, les dommages, endommagent un bon revêtement actif [6]. Kamegaya [] dit que lors de l'acier galvanisant, la surface de revêtement est endommagée par l'écume recueillie entre la plaque d'acier, la cathode et le rouleau de contact, il doit donc y avoir un processus de filtration continue dans le processus d'électroples. (2) Les paramètres des conditions de travail ne sont pas raisonnables, les paramètres des conditions de travail ont une grande influence sur le GE de l'anode, du cristal, de l'oxyde métallique à base de titane, de l'anode, de la progression de la recherche de la durabilité et de la durée de vie de l'électrolyte, comme la composition et concentration d'électrolyte, de courant, etc., densité, de température d'électrolyte, etc. Zhang Zhaoxian et al. [1 HU Grâce au rythme du titane, de l'anode, un test de durée de vie amélioré a révélé que la température élevée de l'électrolyse et la densité de courant provoqueront, la durée de vie de l'anode, le raccourci: électrolyse, la température 40 ^ c, amélioré, vie 20000h, lorsque la température de l'électrolyse est augmentée à 6o ° C, la durée de vie améliorée est de 4000 h et diminue à 1/5, et la densité actuelle est de 1 a / cm. Lorsque la densité actuelle est augmentée à 2A / cm, la durée de vie du renforcement est de 4000h et la durée de vie du renforcement est réduite à 1/3.