Titanová elektroda je druh elektrody, která je založena na kovovém titanu a nakonec tvoří vrstvu elektrokatalytického oxidového povlaku na titanovém substrátu prostřednictvím slinování a oxidace. Také se nazývá Dimensionally Stable Anode (zkráceně DSA) kvůli její fyzické rozměrové stabilitě během používání.
Klasifikace titanových elektrod
Podle chemického složení a hlavních elektrochemických vlastností povlaku lze titanové elektrody zhruba rozdělit do následujících tří kategorií:
Titanová elektroda potažená rutheniem
Tyto elektrody mají nízký nadměrný potenciál vývoje chloru a vysoký nadměrný potenciál uvolňování kyslíku a používají se hlavně při různých příležitostech vývoje chloru, jako je průmysl alkalických chloridů, katodická ochrana atd. Tento typ povlaku elektrod obsahuje originální povlak ruthenium titan (Ru Ti) a povlaky 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 a další povlaky vyvinuté na tomto základě.
Titanová elektroda bez ruthenia
Ruthenium je vzácný kov s vysokými cenami a omezenými zásobami v přírodě. Aby se snížilo množství Ru a dokonce úplně nahradilo Ru, byla vyvinuta titanová elektroda nepotažená Ru. Tyto elektrody mají obecně vysoký nadměrný potenciál vývoje kyslíku. Mezi úspěšnější elektrody patří titanové elektrody potažené cínem a antimonem, titanové elektrody potažené spinelem Co3O4 a titanové elektrody potažené oxidem palladia.
Titanová elektroda potažená iridiem
V některých elektrolytických procesech, jako je elektrolytická extrakce neželezných kovů, galvanický průmysl a elektrochemická redukce za účelem produkce organických látek, je konstrukční reakcí anody reakce vývoje kyslíku. Proto se očekává vývoj anodového materiálu s nízkým nadměrným potenciálem vývoje kyslíku. Na tomto pozadí byla vyvinuta titanová elektroda potažená iridiem. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti a další povlaky jsou příklady takových povlaků elektrod. Titanová elektroda potažená Ir Ta je nejúspěšnější elektrodou pro vývoj kyslíku.
Způsoby přípravy titanových elektrod jsou následující:
Metoda tepelného rozkladu
Metoda tepelného rozkladu obvykle zahrnuje rozpuštění sloučenin solí kovů v organickém rozpouštědle nebo vodném roztoku, potažení roztoku na titanový substrát, zahřátí, aby se rozpouštědlo odpařilo, a poté vysokoteplotní slinování za účelem rozkladu a oxidace solí za získání oxidového povlaku. Způsoby nanášení zahrnují stříkání, natírání válečkem nebo natírání štětcem. Nástřik a válečkování jsou vysoce mechanizované a vhodné pro průmyslovou výrobu. Pracovní prostředí je dobré a povlak je relativně rovnoměrný, ale plýtvání povlakovou kapalinou je relativně velké. Nanášení štětcem je obecně použitelné pro malosériovou výrobu. Tato metoda vyžaduje jednoduché vybavení a menší ztráty nátěrového roztoku, ale pracnost je vysoká, pracovní prostředí je špatné a nátěr často není jednotný. Je snadné připravit vícesložkové oxidové elektrody s vynikajícím výkonem řízením složení povlaku metodou tepelného rozkladu.
Sol-gel metoda
Metoda sol-gel je novou metodou přípravy povlaků na principu koloidní chemie. Dokáže připravit ultrajemnozrnné elektrodové povlaky, které mohou výrazně zvýšit měrnou plochu povrchu elektrody. Obecným procesem přípravy titanových elektrod touto metodou je dispergovat kov-organické sloučeniny (jako jsou alkoxidy kovů) nebo anorganické sloučeniny v rozpouštědle, generovat aktivní monomer hydrolyzační reakcí, polymerovat aktivní monomer za vzniku solu, potahovat sol na titanový substrát, vysušte sol film, abyste získali gelový film, a poté slinujte při určité teplotě, abyste získali povlak. Ve srovnání s tradiční metodou tepelného rozkladu je povlak elektrody připravený touto metodou jednotný, s jemnějšími zrny a téměř bez prasklin, což v posledních letech přitahuje velkou pozornost.
Elektrodepozice
Potažená titanová elektroda se připravuje elektrolytickým nanášením, obecně za použití nerozpustné elektrody jako anody, předupraveného kovového titanu jako katody, elektrolýzy v roztoku obsahujícím odpovídající kovové ionty, kovové ionty jsou naneseny na kovovou titanovou katodu, vysušeny a poté sintrovány při vysoké teplotě na získat obalenou titanovou elektrodu. Povlak získaný tímto způsobem je obecně jednotný a hustý. Nevýhodou této metody je, že proces je složitý a není snadné vyrobit jednotné velkoplošné elektrody.
Metoda rozprašování
Fólie připravené naprašováním jsou kompaktní a mají silnou adhezi k podkladu. Tato metoda však vyžaduje speciální vybavení, proces přípravy je poměrně složitý a odpad matečného louhu je poměrně velký, což není vhodné pro průmyslovou velkovýrobu.
