Titaanelektrood on elektrood, mis kasutab substraadina metallist titaani ja lõpuks moodustab paagutamise ja oksüdeerimise teel titaansubstraadile elektrokatalüütilise aktiivsusega oksiidkatte. Füüsilise mõõtme stabiilsuse tõttu kasutamise ajal nimetatakse seda ka mõõtmete stabiilseks anoodiks (lühidalt DSA).

Titaanelektroodide klassifikatsioon

Katte keemilise koostise ja peamiste elektrokeemiliste omaduste järgi võib titaanelektroodid jämedalt jagada järgmisse kolme kategooriasse:

▲ Ruteeniumiga kaetud titaanelektrood

Seda tüüpi elektroodidel on madal kloori eraldumise ülepotentsiaal ja kõrge hapnikueralduse ülepotentsiaal ning neid kasutatakse peamiselt mitmesugustel kloorianalüüsidel, näiteks kloori-leelisetööstuses, katoodkaitses jne. Seda tüüpi elektroodide kattekiht sisaldab algset ruteenium-titaankatet ( Ru-Ti) ja 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 ja muud katted.

▲Ruteeniumiga katmata titaanelektrood

Ruteenium on kõrge hinnaga väärismetall, mille varud looduses on piiratud. Ru koguse vähendamiseks või isegi Ru täielikuks asendamiseks töötati välja mitteruteeniumipõhise kaetud titaanelektrood. Seda tüüpi elektroodidel on üldiselt kõrge hapnikueralduse ülepotentsiaal. Edukamate elektroodide hulka kuuluvad tina-antimoniga kaetud titaanelektroodid, Co3O4 spinellkattega titaanelektroodid ja pallaadiumoksiidiga kaetud titaanelektroodid.

▲Iriidiumiga kaetud titaanelektrood

Mõnedes elektrolüütilistes protsessides, nagu värviliste metallide elektrolüütiline ekstraheerimine, galvaniseerimine ja elektrokeemiline redutseerimine orgaanilise aine tootmiseks jne, on anoodi projekteerimisreaktsioon hapniku eraldumise reaktsioon, seega loodetakse välja töötada anoodimaterjal. madala hapnikueralduse ülepotentsiaaliga, iriidiumkate Sellel taustal töötati välja kihilised titaanelektroodid. Sellised elektroodkatted hõlmavad Ir-Co, Ir-Ta, Ir-Sn, Ir-Ta-Co, Ir-Ru-Pd-Ti ja muid katteid. Nende hulgas on Ir-Ta-kattega titaanelektrood kõige edukam hapniku eraldumise elektrood.

Titaanelektroodide valmistamismeetodid on järgmised

■ Termiline lagunemine

Termilise lagundamise meetod lahustab tavaliselt metallisoolade ühendeid orgaanilistes lahustites või vesilahustes, katab lahusega titaansubstraadi, lendustab lahusti kuumutamisel ja seejärel paagutab kõrgel temperatuuril, et soolad laguneda ja oksüdeerida, et saada oksiidkate. Katmismeetodid hõlmavad pihustamist, rullimist või harjamist. Pihustus- ja rullkatmine on kõrge mehhaniseerituse astmega, sobib suuremahuliseks tööstuslikuks tootmiseks ja neil on hea töökeskkond. Kate on suhteliselt ühtlane, kuid kattevedeliku jäätmed on suhteliselt suured. Pintsliga kate sobib üldiselt väikesemahuliseks tootmiseks. See meetod nõuab lihtsaid seadmeid ja väiksemat kattevedeliku kadu, kuid töömahukus on suur, töökeskkond kehv ja saadav kate pole sageli piisavalt ühtlane. Termilise lagunemise meetodit kasutades saab katte koostist kontrollides hõlpsasti valmistada mitmekomponendilisi ja suurepärase jõudlusega oksiidelektroode [2,3].

■Sol-geel meetod

Sool-geel meetod on arenev meetod katete valmistamiseks, mis põhineb kolloidkeemia põhimõttel. Sellega saab valmistada ülipeente teradega elektroodkatteid, mis suurendab oluliselt elektroodi pinna eripinda [4,5]. Üldine titaanelektroodide valmistamise protsess selle meetodiga seisneb metalli-orgaaniliste ühendite (nagu metallialkoksiidide) või anorgaaniliste ühendite dispergeerimine lahustites, aktiivsete monomeeride genereerimine hüdrolüüsi teel ja aktiivsete monomeeride polümeriseerimine, et moodustada sooli, ja soolide katmine. Titaansubstraadiga kuivatatakse soolkile geelkile saamiseks ja paagutatakse seejärel katte saamiseks teatud temperatuuril. Võrreldes traditsioonilise termilise lagundamise meetodiga on sellel meetodil valmistatud elektroodide kate ühtlane, tera peenem ja peaaegu puudub pragu, mis on viimastel aastatel palju tähelepanu äratanud.

■Elektrosadestamine

Kaetud titaanelektroodide valmistamiseks kasutatakse elektrosadestamise meetodit. Üldjuhul kasutatakse anoodina lahustumatut elektroodi ja katoodina eeltöödeldud metallist titaani. See elektrolüüsitakse vastavaid metalliioone sisaldavas lahuses ja metalliioonid sadestatakse metallist titaankatoodile. Pärast kuivatamist, seejärel kõrge temperatuur Kaetud titaanelektrood saadakse paagutamise teel. Selle meetodiga saadud katted on tavaliselt suhteliselt ühtlased ja tihedad. Selle meetodi puuduseks on see, et protsess on keeruline ja ühtse suure pindalaga elektroodi valmistamine pole lihtne.

■Pihustamise meetod

Pihustamismeetodil valmistatud kile on tihe ja sellel on aluspinnaga tugev sidumisjõud. Kuid see meetod vajab spetsiaalset varustust, valmistamisprotsess on suhteliselt keeruline ja emalahust raisatakse rohkem, mistõttu see ei sobi tööstuslikuks suurtootmiseks.

Tootmisprotsessi tutvustus

1. Valige TA1 tüüpi titaanist alusmaterjal ja veenduge, et plaadi pind oleks sile ja sile, ilma sügavate kriimustusteta ja ebatäielikkuseta.

2. Viige valitud titaansubstraadile mehaaniline töötlemine ja töötlege see klientide poolt nõutavatele spetsifikatsioonidele ja suurustele.

3. Perform annealing and leveling treatment on the titanium substrate at a temperature >500 kraadi. (Stressi kõrvaldamiseks ja tasasuse tagamiseks.)

4. Lõõmutamise ja tasandustöötluse käigus moodustub titaansubstraadi pinnale tihe titaanoksiidi kiht, mida poleeritakse mehaaniliselt või käsitsi, et pind saaks titaanist metallilise läike.

5. Kasutage titaansubstraadi marineerimiseks ja korrodeerimiseks 10-protsendilist oksaalhapet ning hoidke mitu tundi kergelt keevas olekus, nii et pinna oksiidikiht söövitatakse titaanhüdriidi pinnale.

6. Teostage väärismetalli lahenduse mõistlik kvalitatiivne ja kvantitatiivne konfiguratsioon vastavalt tellija poolt rakendatavale anoodikeskkonnale.

7. Kontrollige, kas peitsimise titaanist alusmaterjal on kvalifitseeritud, st pinnakiht on halli ühtlane täpiline struktuur, ja seejärel teostage käsitsi katmine, paagutamine vastavalt seatud sobivale temperatuurile, loomulikult jahtuda pärast ahjust välja paagutamist ja kandke teine kate peale, kui see jahtub toatemperatuurini. Pigistage ja nii edasi, kuni konfiguratsioonilahenduse pealekandmiseks rohkem kui 17–20 korda.

8. Pärast ülalnimetatud töödeldud osade paagutamise lõpetamist viiakse ahju katsekehaga läbi eluea katse ning katse kvalifitseeritakse ja pakitakse tarnimiseks.