Výkonové charakteristiky a aplikácie anód s titánovou matricou
Titán a jeho zliatiny majú vynikajúcu odolnosť proti korózii, dobré elektrokatalytické vlastnosti, vysokú mechanickú pevnosť, dlhú životnosť a ďalšie výhody. Titánové anódy využívajúce titán ako substrát sa široko používajú v priemysle elektrolýzy. Poďme sa pozrieť na aplikáciu anód na báze titánu v rôznych priemyselných odvetviach.
1. Chlór-alkalický priemysel
V chlór-alkalickom priemysle, keďže elektrolýza pokračuje v iónovom membránovom elektrolyzéri, v dôsledku premenlivého a zložitého prostredia anódovej komory bude elektrolyzér naďalej produkovať toxické a škodlivé látky Cl2, CI, CIO. Keď teplota (85 °C) stúpa, prítomnosť týchto látok zhorší koróziu titánovej anódovej platne. Cirkulácia plynu a kvapaliny v anódovej komore tiež silne poškodí elektródu a titánovú platňu. Akonáhle sa iónová membrána zlomí, katódový roztok (kyslý, zásaditý) pretečie do anódovej komory, čo spôsobí silnú koróziu titánovej platne a následne spôsobí netesnosť a perforáciu elektrolyzéra. Podľa morfológie korózie iónových nádrží je vidieť, že sa vyskytuje hlavne vo vodivých povlakoch, separátoroch plynu a kvapalín, titánových platniach a iných miestach. Ako vyvinúť vysoko odolný iónový membránový elektrolyzér sa preto stalo najvyššou prioritou.
Anódová komora iónovej nádrže väčšinou používa titánové platne, pretože cena titánového kovu v kovových materiáloch je oveľa nižšia ako cena niklového kovu. Pri znižovaní nákladov prináša rovnaké výhody. Zabezpečenie bezpečnej a spoľahlivej výroby a zelená ochrana životného prostredia je kľúčom k zabezpečeniu kvality a kvantity v priemyselnej výrobe. Titánový kov a jeho zliatiny majú vynikajúcu odolnosť proti korózii, silnú pasivačnú schopnosť, ľahko vytvárajú stabilný pasivačný film, bránia prenosu elektrónov a poskytujú záruky pri predlžovaní životnosti zariadení, zabraňovaní úniku, zlepšovaní efektívnosti výroby, úspore energie a ochrane životného prostredia.
2. Čistenie odpadových vôd
Štúdiom čistenia odpadových vôd sa zistilo, že biologické procesy sa ťažko čistia odpadovými vodami. Hlavnými problémami sú dlhý cyklus spracovania, nízka rýchlosť odstraňovania farby a náročná degradácia. Elektrochemická metóda získala širokú pozornosť. Má nasledujúce výhody:
1) Funkčná rozmanitosť, tj kvapaliny a odpady môžu byť spracované priamou alebo nepriamou oxidáciou organických zlúčenín, redukciou kovov a elektrolytickým vylučovaním.
2) Proces úpravy je jednoduchý a možno ho dokončiť jednoduchým zadaním riadiacich parametrov prúdu a napätia.
3) Vysoká použiteľnosť, nie je potrebné pridávať žiadne činidlá a môže byť dokončená iba výmenou iónov.
Na báze titánu má vysokú anodickú koróznu stabilitu a vynikajúce fyzikálne a chemické vlastnosti. Pri čistení odpadových vôd sa titánový kov v podstate používa ako matrica, to znamená titánová anóda s rozmerovou stabilitou, ktorá môže podporovať zníženie celkových fenolových zlúčenín, TOC, absorbancie a toxicity. Zároveň má výhody veľkého špecifického povrchu, silnej katalytickej schopnosti, nízkych strát a silnej stability v koróznych podmienkach. Je široko používaný v oblasti čistenia odpadových vôd.
3. Hutnícky priemysel
Tradičné elektródy zo zliatiny olova majú vysoké nadmerné potenciály. Materiály potiahnuté oxidom (OCA) môžu znížiť napätie batérie a zlepšiť čistotu katód zo zliatiny olova, takže sa široko používajú ako elektródy v metalurgickom priemysle. Avšak v dôsledku korózie počas procesu elektrolýzy je produkt ľahko kontaminovaný olovom a prítomnosť vysokých chloridov obmedzí použitie olovených anód. S vydaním smerníc o úsporách energie, ochrane životného prostredia a uhlíkovej neutralite v mojej krajine sa vzácne kovy ako platina, zlato, paládium a grafitové elektródy zo zliatiny olova ako elektródové materiály postupne eliminujú.
Ako výskum zistil, ako anódy možno použiť Ti, Si-C, Al a Pb. Ti, ktorý sa nazýva „hliník 21. storočia“, má vynikajúce komplexné vlastnosti, ako je nízka hustota, odolnosť proti korózii a vysoká biokompatibilita. Je to najčastejšie používaný anódový (OCA, DSA) substrát. Anódy na báze titánu majú výhody nízkej ceny, vysokej pevnosti, nízkej spotreby energie, stabilnej a efektívnej reakcie elektrolytickej elektródy a čoraz častejšie sa používajú v skutočnej výrobe.
4. Galvanický priemysel
Dôvod, prečo sa titánové anódy nazývajú rozmerovo stabilné anódy (DSA), je ten, že majú lepšiu odolnosť proti korózii ako olovené anódy a grafitové elektródy a nie je ľahké reagovať s elektrolytickými roztokmi počas procesu elektrolýzy, aby sa zmenila ich veľkosť a tvar. Táto anóda môže spĺňať potreby rôznych priemyselných aplikácií galvanického pokovovania, ako sú: galvanické pokovovanie extrakcia zinku, kobaltu, niklu, medi, kyslé pokovovanie medi na výrobu medenej fólie, dosky plošných spojov (PCB), vyvážené anódy, trojmocné galvanické pokovovanie chrómu, atď.
V priemysle galvanizácie sa titánové anódy vo všeobecnosti skladajú z dvoch častí: titánový kovový substrát a aktívny oxidačný povlak. Všeobecne povedané, základný kov musí mať jednu prúdovú nosnosť, ako je titán (Ti), tantal (Ta), zirkónium (Zr), niób (Nb) atď. Posledné tri sú drahé, zložité na spracovanie a nemajú žiadne úžitkovú hodnotu. Preto Ti vyniká jednoduchým výrobným procesom, dobrou odolnosťou proti korózii, vysokou mechanickou pevnosťou a nízkym nadmerným potenciálom, čím sa stáva najbežnejšie používanou kovovou matricou elektród. Titánová anóda je tiež materiál šetriaci zdroje a šetrný k životnému prostrediu, ktorý spĺňa požiadavky súčasných národných politík.
Stručne povedané, titánová anóda je široko používaná vo vyššie uvedených odvetviach a skutočná výroba a aplikácia sú v súčasnom odvetví na vedúcej pozícii. Titánová anóda má vynikajúcu odolnosť proti korózii, dobrú elektrokatalytickú aktivitu, vysokú účinnosť, dokáže sa prispôsobiť rôznym zložitým a meniacim sa pracovným prostrediam, nízku cenu, úsporu zdrojov, životnosť až 5-10 rokov a žiadne znečistenie životného prostredia.
