Механізм руйнування металооксидного електрода

Механізм руйнування металооксидного електрода

Ослаблення активності металооксидного електрода відбувається на межі розділу активний шар/електроліт і субстрат/активний розділ. У міру розвитку електролізу покриття анода поступово відпадає, ітитанпідкладка пасивована в деяких слабких місцях. Каталітична активність електрода поступово слабшає, поки він повністю не втратить свою активність, як показано на малюнку 1.3.

а-Перед електролізом; б-Електроліз; в-Після інактивації; 1-Титанова підкладка;2-Активне покриття;3-TiO2

Рис.1.3 Схематична карта металооксидного анода під час інтенсифікаційного терміну служби

Багато вчених вивчали причини поломки електродів. Наразі у вітчизняних і зарубіжних вчених існують суперечливі трактування цього, здебільшого такі:

(1) Розчинення Ru02:

У рутенієвому покритті Ru02 є основним електрокаталітичним компонентом. За термодинамічними розрахунками Ru0₂буде окислюватися до Ru04, коли потенціал анода позитивний при 1,387 В (порівняно з SHE або 1,146 В проти SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Ru04, що утворюється в результаті реакції, може існувати у формі Н₂Ru0₂у рішенні та Ru0₄ далі розкладається:

Ru0₄+xH₂{{0}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

Таким чином, електрокаталітичний компонент Ru02 в покритті покине електрод і розчиниться в розчині, в результаті чого електрод втрачає свою активну енергію.

На основі характеристик компонентів покриття, які не є стійкими до кислотної та електрохімічної корозії, запропоновано механізм пасивації рутеній-титанового металооксидного електрода для утворення пустотного шару. При 40 градусах О. В 5 моль/ЛГ₂S0₄рішення, було проведено тестування на підвищений ресурс. Хімічне розчинення Ti0₂у сірчаній кислоті та електрохімічне розчинення Ru0₂поєднуються, щоб спричинити утворення шару пустот.

Тяньцзінський університет у Китаї дослідив механізм корозії Ru0₂-Ти0₂електродів і зазначив, що електрохімічне розчинення активних компонентів Ru в покритті є основною причиною поломки електродів. Чжан Чжаосянь вказав на два випадки розчинення анодного покриття: один - рівномірне розчинення всієї поверхні анода, а інший - локальне розчинення в певній області анода (зазвичай на краю анода). Коли він розчиняється до певної міри і залишок покриття становить 18% усієї поверхні електрода, електрод пасивується.

(2) Втрата каталітичної активності Ru02

Рутенієво-титанове покриття виготовлено з нестехіометричного Ru0_2-x. І Ти0_2-x. x складається з оксидів з дефіцитом кисню, де x знаходиться приблизно в діапазоні від 0.01 до 0.02. Справжнім центром активації розряду хлору є некількісний Ru0₂. Чим більше таких оксидів, тим більше активних центрів, і тим краще каталітична активність електрода. Професор ДеНора якось зазначив: провідність анода з покриттям є характеристикою спотвореного змішаного кристала n-типу, утвореного з того самого кристала Ru0₂+Ti0₂після термічної обробки, в якому є деякі кисневі отвори. Але коли ці кисневі отвори заповнюються киснем, покриття втрачає свою електрокаталітичну активність, і перенапруга швидко зростає, що призводить до пасивації електрода. Одного разу він піддав термічній обробці пасивованого анода в інертному газі або вакуумі та виявив, що коли поглинений і адсорбований кисень видаляється, анод повертається до свого початкового неелектрохімічного стану вимірювання, відновлюючи активність анода.

Ру0₂електрод з покриттям досліджували методом швидкого тесту на довговічність. Вважається, що механізм руйнування Ru0₂пов’язано з перетворенням Ru0₂до інших видів оксидів.

(3) Окислення титанової підкладки

Під час електролізу на аноді утворюється активний кисень. За винятком того, що частина його розряджається на межі розділу активне покриття/електроліт і залишає поверхню електрода у вигляді кисню та потрапляє в розчин, інша частина активного кисню адсорбується на поверхні електрода шляхом дифузії або міграції. Пройдіть через активне покриття, щоб досягти межі між покриттям і підкладкою. Ці активні оксиди адсорбуються на поверхні підкладки і утворюють зворотний опір PN-переходу з титаном. Крім того, морфологія черепахової тріщини є типовою структурою металооксидних електродів. Наявність тріщин дозволяє електроліту контактувати з підкладкою через тріщини, викликаючи окислення підкладки, спричиняючи падіння активного покриття, що призводить до збільшення потенціалу анода, а збільшення потенціалу додатково сприяє розчиненню покриття. і окислення субстрату.

За допомогою фотографій руйнування електродів, зроблених скануючим електронним мікроскопом, можна спостерігати різні форми відшарування покриття):

1) Подрібнений пілінг: тріщини частково злущені, а великі тріщини розбиті та злущені, а окремі ямки відлущення настільки ж глибокі, що й підкладка

2) Відшарування опуклого шару: лише кілька шарів з поверхні та зсередини відшаровуються у вигляді опуклого черевоподібного шару, краї щілини нерівні, як розбиті стінки, і навколишні візерунки муару чітко видно.

3) Відкол від тріщин: кілька муарових візерунків проникають у з’єднання, утворюючи довгу тріщину в нижній частині тріщини. Звивисті та глибокі тонкі лінії слабо помітні, що зрештою призводить до того, що покриття руйнується через велике відшарування 4). Аналіз показує, що відшарування покриття титанового анода є результатом спільної дії хімічних і фізичних сил, і для різних форм відшарування запропоновані відповідні методи вдосконалення. У разі дроблення та відшарування шару слід збільшити поєднання між покриттями та підкладкою; у формі повного відшарування тріщин, на додаток до вищезазначених покращень, також слід контролювати кількість проникаючих тріщин на вихідній тріщинах поверхні.

SEM зображення електрода після інтенсифікації

Популярні Мітки: змішаний електрод з оксиду металу, електрод з оксиду металу, механізм відмови електрода з оксиду металу Китай, виробники, постачальники, фабрика, на замовлення, оптом, низька ціна, в наявності