Platina-Qoplangan titanium anodlar: Substrat tanlash, qoplama qalinligi va xizmat muddati
Mar 13, 2024
Platina bilan qoplangan{0}}titan anod qanday ishlaydi
Platin titanli anod kompozit elektroddir: titaniumli substrat mexanik va elektr vazifasini bajaradi va yupqa platina qatlami elektrokimyoviy sirtni ta'minlaydi. Kombinatsiya mavjud, chunki hech bir metall yolg'iz ishlamaydi. Platinaning ajoyib katalitik faolligi va korroziyaga chidamliligi bor, lekin uni qattiq plastinka sifatida ishlatish juda qimmatga tushadi. Titan arzon, engil va mexanik jihatdan kuchli, ammo anod sifatida u bir zumda passivlanadi va o'tkazuvchanlikni to'xtatadi.
Qoplama bu harakatni o'zgartiradi. Platinaning yuqori kislorod evolyutsiya potentsiali va past vodorod evolyutsiya potentsiali uni vodorod evolyutsiyasi uchun ajoyib katod materialiga aylantiradi va uning yuqori kislorod potentsiali kislorod hosil bo'lishi istalmagan past{1}}kuchlanishli hujayralarning anod tomonida bir xil darajada foydalidir. Amalda elektrod jarayon talab qiladigan hujayraning qaysi tomoni uchun tanlanadi va bir xil konstruktsiya ikkala rolga ham xizmat qiladi.
Titan substrati ko'pchilik xaridorlar kutganidan ham muhimroqdir. Sanoat foydalanuvchilari qoplamali titan anodlarini to'rtta keng qoplama turkumida buyurtma qilishadi: rutenium{1}}iridiy aralash metall oksidi, iridiy{2}}tantal oksidi, ruteniy-iridiy-platina aralashmalari va sof platina qoplamasi. Platina titanli anod oksidi bilan qoplangan-to'q mat rangdan ajralib turadigan, yorqin kumushrang{6}}oq rangga ega, metall nashrida.
Substratga qo'yiladigan talablar: 1-sinf va 2-sinf titanium
Substrat qotishmagan titan bo'lib, odatda plastinka va qatlam uchun ASTM B265 dan 1-darajali yoki 2-darajali yoki kolba va to'r uchun ASTM B338, GB/T 3620.1 ostida TA1 va TA2 ekvivalent belgilariga ega. Eng talabchan qoplamalar uchun 1-nav afzallik beriladi, chunki uning past temir va kislorod miqdori qoplama interfeysida intermetalik hosil bo'lish va platina qatlami ostida mahalliy korroziya xavfini kamaytiradi.
| Xarakterli | Tavsiya etilgan amaliyot | Sabab |
|---|---|---|
| Substrat darajasi | ASTM B265 bo'yicha 1 yoki 2 daraja | Kam qoldiqlar yanada barqaror platinali interfeysni beradi |
| Sirtni tayyorlash | Tuproqni portlatish, keyin kislota bilan ishlov berish | Qoplamaning yopishqoqligi uchun ankraj profilini yaratadi |
| Platinaning qalinligi | Odatda 1,5 dan 5 mikrongacha | Qoplama muddatini platina narxiga tenglashtiradi |
| Substrat shakli | Plastinka, to'r, kengaytirilgan varaq, kolba, novda | Hujayra geometriyasi va oqim taqsimotiga mos keladi |
| Oqim zichligi | Jarayon imkon qadar past darajada saqlang | Qoplama muddati oqim zichligi oshishi bilan kamayadi |
Nima uchun qoplama hayoti tushadi va uni qanday sekinlashtirish kerak
Anodning ishlash muddati qat'iy raqam emas; bu elektrodning qanday ishlashiga bog'liq. Dominant munosabatlar joriy zichlik va xizmat muddati o'rtasidagi teskari proportsionallikdir. Joriy zichlikni ikki baravar oshirish, qoplamaning foydali muddatini ikki baravarga qisqartiradi, chunki platina erish tezligi qoplama yuzasida qo'llaniladigan potentsial bilan ortadi va har qanday ochiq titanning passivatsiyasi pin teshigi paydo bo'lgandan keyin tezlashadi.
Substrat sifati ikkinchi omil hisoblanadi. Agar titan etarli darajada toza bo'lmasa yoki sirt tayyorlash qoldiq oksidi yoki ifloslanishni qoldirsa, platina qatlami yopishqoqlikni yo'qotadi va asosiy metall qoplama ostida korroziyaga uchraydi. Bir nuqson ochilgandan so'ng, ochiq titan darhol passivlanadi va butun elektrod sirt bo'ylab asta-sekin emas, balki shu nuqtada ishdan chiqishi mumkin.
Elektrolitlar kimyosi uchinchi va eng kam kechirimli omil hisoblanadi. Titan ftorid tomonidan hujumga uchraydi va ftorid ionlari past konsentratsiyada ham platina qatlami ostidan qoplangan anodni yo'q qiladi. Sianid va sulfid turlarini ham istisno qilish kerak. Agar jarayon bu ionlardan qochib qutula olmasa, anod noto'g'ri elektrod texnologiyasi bo'lib, uning o'rniga niobiy yoki tantal substratini ko'rib chiqish kerak, chunki ikkalasi ham ftorid hujumiga titandan ancha yaxshi qarshilik ko'rsatadi.
Operatsion intizomi qolganlarini qamrab oladi. Polaritni teskari o'zgartirish ba'zan ta'mirlash vaqtida passivlangan qoplamani yo'q qilish uchun ataylab qo'llaniladi, shuning uchun uni hech qachon anodga qo'llamaslik kerak. Elektrolitga botirilgan elektrodni oqimsiz qoldirish ham qoplamani buzadi, shuning uchun hujayralarni nam holatda qoldirmasdan-energiyani yo'qotish va birga drenajlash kerak.
Ishlov berish, saqlash va{0}}xizmat ichidagi himoya
Platina qatlami yupqa bo'lib, uni olib tashlaydigan tirnalish doimiy nosozlik nuqtasini yaratadi. Qoplangan anodlar toza qo'lqoplar bilan ishlov berilishi kerak, yuzalar bir-biriga ishqalanmasligi uchun saqlanishi va hech qachon abraziv vositalar yoki metall asboblar bilan tozalanmasligi kerak. Bir millimetrdan kichikroq qoplama nuqsoni xlorid elektrolitida tashqi tomonga korroziyaga uchraydi va bir necha kun ichida hujayra kuchlanishini oshirish uchun etarlicha tez passivlanadi.
Saqlash shartlari ham muhimdir. Elektrodlar quruq saqlanishi va kislota bug'laridan himoyalangan bo'lishi kerak va hujayradan chiqarilgan har qanday anod demineralizatsiyalangan suv bilan yuvilishi va saqlashga qo'yilishidan oldin quritilishi kerak. Sirtda qolgan elektrolitlar quriganida konsentratsiyalanadi va qoplamaning chetiga hujum qiladi.
Ilova suv elektrolizi, ionlangan suv hosil qilish yoki sterilizatsiya suv ishlab chiqarishni o'z ichiga olgan bo'lsa, amaliy spetsifikatsiya odatda faqat qoplama kimyosi emas, balki substrat darajasi, substrat shakli, platina qalinligi, qoplama qoplamasi va oqim zichligi chegarasi atrofida yoziladi. Xaridorlar platina qatlamini maydon birligi uchun massa yoki qalinligi bo'yicha ko'rsatishni talab qilishlari kerak, chunki faqat hozirgi holatda keltirilgan qoplama ularga kutilayotgan umr haqida hech narsa aytmaydi.
Platina titanium anodlari standart bo'lgan ilovalar
Vodorod hosil qiluvchi hujayralar katod sifatida platina{0}}qoplangan titandan foydalanadi, bunda past vodorod potentsiali hujayra kuchlanishini pasaytiradi. Sterilizatsiya uchun suv ionizatorlari va elektrolizlangan suv generatorlari bir xil konstruktsiyadan foydalanadilar, ko'pincha ixcham kamerada katta ish maydonini berish uchun to'r yoki teshilgan plastinka kabi. Elektrolizlangan suv va gipoxlorit hosil bo'lishi platina sirtidan foyda oladi, chunki u anodda kuchli oksidlanish sharoitlariga toqat qiladi, aralash metall oksidi qoplamalarida ko'rinadigan ruteniyni tez yo'qotmaydi.
Ulardan tashqari, platina titaniumli anodlar dengiz suvidagi po'lat konstruktsiyalarni katodli himoya qilishda, qimmatbaho metall elektrolitlari yordamida elektrokaplama va metallni pardozlash kameralarida va yuqori oqim zichligida organik yukni yo'q qilish kerak bo'lgan sanoat oqava suvlarini tozalash uchun elektrokimyoviy oksidlanish kameralarida paydo bo'ladi. Har bir dastur platinaning yuklanishi va ish oqimi zichligi o'rtasidagi farqli muvozanatni boshqaradi va bu muvozanat birinchi operatsiyadan keyin emas, balki hujayra qurishdan oldin anod yetkazib beruvchi bilan kelishilishi kerak.
Tez-tez so'raladigan savollar
Q:Platina bilan qoplangan anod uchun substrat sifatida qaysi titanium navi ishlatiladi?
Javob: ASTM B265 bo'yicha 1-darajali yoki 2-darajali qotishmagan titan yoki GB/T 3620.1 bo'yicha TA1 va TA2. Kritik qoplamalar uchun 1-daraja afzalroqdir, chunki uning pastki interstitsial tarkibi platina qatlami bilan yanada barqaror aloqani ta'minlaydi.
Q:Titan anodidagi platina qatlami qanchalik qalin?
Javob: Ko'pgina sanoat elektrodlari 1,5 dan 5 mikrongacha platinadan foydalanadi. Kerakli xizmat muddati va ruxsat etilgan oqim zichligiga mos keladigan aniq yuk tanlanadi va u qalinligi yoki birlik maydoni uchun platina massasi bilan ko'rsatilishi kerak.
Q:Elektrolitda qaysi ionlardan qochish kerak?
Javob: Ftorid, siyanid va sulfid. Ftorid eng zararli hisoblanadi, chunki u qoplama ostidagi titan substratiga hujum qiladi va platina qalinligini oshirish orqali uni yumshatib bo'lmaydi.
Q:Platina titan anodini katod sifatida ishlatish mumkinmi?
Javob: Ha. Platinum past vodorod evolyutsiyasining haddan tashqari potentsialini yuqori kislorod evolyutsiyasining haddan tashqari potentsialini birlashtiradi, bu esa uni vodorod ishlab chiqarish uchun samarali katod materialiga aylantiradi. Ushbu vazifa uchun bir xil elektrod tez-tez tanlanadi.
Q:Oddiy ishda anodning ishlash muddatini nima qisqartiradi?
Javob: Haddan tashqari oqim zichligi. Qoplama muddati joriy zichlikka teskari proportsionaldir, shuning uchun elektrodni nominal zichligidan yuqoriroq ishlatish platina qatlamini iste'mol qilishning eng tezkor usuli hisoblanadi.
Q:Xizmatda qutblilikni o'zgartirish qabul qilinadimi?
Javob: Yo'q. Reversal rekonstruksiya paytida passivlangan qoplamani tozalash uchun qo'llaniladi va anodga hech qachon qo'llanilmasligi kerak, chunki u platina qatlamining erishini tezlashtiradi.
