Mechanizm uszkodzenia elektrody tlenkowej metalu

Mechanizm uszkodzenia elektrody tlenkowej metalu

Osłabienie aktywności elektrody z tlenkiem metalu następuje na granicy warstwa aktywna/elektrolit i podłoże/aktywna granica. Wraz z postępem elektrolizy powłoka anody stopniowo odpada, atytanpodłoże jest pasywowane w niektórych słabych miejscach. Aktywność katalityczna elektrody stopniowo słabnie, aż do całkowitej utraty aktywności, jak pokazano na rysunku 1.3

a-Przed elektrolizą; b-Elektroliza; c-Po inaktywacji; 1-Podłoże tytanowe;2-Powłoka aktywna;3-TiO2

Rys.1.3 Szkicowa mapa anody tlenku metalu w trakcie intensyfikacji żywotności

Wielu naukowców badało przyczyny awarii elektrod. Obecnie krajowi i zagraniczni naukowcy mają niespójne interpretacje tego zjawiska, głównie w następujący sposób:

(1) Rozwiązanie Ru02:

W powłoce rutenowej Ru02 jest głównym składnikiem elektrokatalitycznym. Zgodnie z obliczeniami termodynamicznymi Ru0₂zostanie utleniony do Ru04, gdy potencjał anody będzie dodatni i wyniesie 1,387 V (w porównaniu do SHE lub 1,146 V w porównaniu do SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Powstający w wyniku reakcji Ru04 może występować w formie H₂Ru0₂w roztworze i Ru0₄ jest dalej rozkładany:

Ru0₄+xH₂{{0}}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

W ten sposób składnik elektrokatalityczny Ru02 zawarty w powłoce opuści elektrodę i rozpuści się w roztworze, powodując utratę przez elektrodę jej energii czynnej.

Na podstawie charakterystyki składników powłoki, które nie są odporne na korozję kwasową i korozję elektrochemiczną, zaproponowano mechanizm pasywacji elektrody z tlenku metalu rutenu i tytanu w celu utworzenia warstwy pustej. W temperaturze 40 stopni, O. W 5mol/LH₂S0₄rozwiązanie, przeprowadzono test zwiększonej żywotności. Chemiczne rozpuszczenie Ti0₂w kwasie siarkowym i elektrochemiczne rozpuszczenie Ru0₂połączone powodują powstanie warstwy pustej.

Uniwersytet Tianjin w Chinach badał mechanizm korozji Ru0₂-Ty0₂elektrody i wskazał, że elektrochemiczne rozpuszczanie aktywnych składników Ru w powłoce jest główną przyczyną awarii elektrody. Zhang Zhaoxian wskazał dwa przypadki rozpuszczania powłoki anody: jeden to równomierne rozpuszczanie całej powierzchni anody, a drugi to lokalne rozpuszczanie w pewnym obszarze anody (zwykle na krawędzi anody). Gdy rozpuszcza się w pewnym stopniu, a pozostałość powłoki stanowi 18% całej powierzchni elektrody, elektroda jest pasywowana.

(2) Utrata aktywności katalitycznej Ru02

Powłoka rutenowo-tytanowa wykonana jest z niestechiometrycznego Ru0_2-x. I Ty0_2-x. x składa się z tlenków ubogich w tlen, gdzie x mieści się w przybliżeniu w zakresie od 0.01 do 0.02. Prawdziwym centrum aktywacji wyładowania chloru jest nieilościowy Ru0₂Im więcej takich tlenków, tym więcej aktywnych centrów i lepsza aktywność katalityczna elektrody. Profesor DeNora kiedyś zauważył: Przewodność anody powlekanej to wydajność zniekształconego mieszanego kryształu typu n wytworzonego z tego samego kryształu Ru0₂+Cz0₂po obróbce cieplnej, w której znajdują się pewne otwory tlenowe. Ale gdy te otwory tlenowe zostaną wypełnione tlenem, powłoka traci swoją aktywność elektrokatalityczną, a nadpotencjał gwałtownie wzrasta, co prowadzi do pasywacji elektrody. Kiedyś poddał obróbce cieplnej pasywowaną anodę w gazie obojętnym lub próżni i odkrył, że gdy pochłonięty i zaadsorbowany tlen zostanie usunięty, anoda powraca do swojego pierwotnego, nieelektrochemicznego stanu pomiarowego, przywracając aktywność anody.

Ru0₂elektroda powlekana została zbadana metodą szybkiego testu żywotności. Uważa się, że mechanizm niszczenia Ru0₂jest wynikiem konwersji Ru0₂do innych rodzajów tlenków.

(3) Utlenianie podłoża tytanowego

Podczas elektrolizy na anodzie wytwarzany jest aktywny tlen. Z wyjątkiem części, która rozładowuje się na granicy aktywnej powłoki/elektrolitu i opuszcza powierzchnię elektrody w postaci tlenu i wchodzi do roztworu, inna część aktywnego tlenu jest adsorbowana na powierzchni elektrody przez dyfuzję lub migrację. Przechodzą przez aktywną powłokę, aby dotrzeć do granicy między powłoką a podłożem. Te aktywne tlenki są adsorbowane na powierzchni podłoża i tworzą odwrotną rezystancję złącza PN z tytanem. Ponadto morfologia pęknięć żółwia jest typową strukturą elektrod tlenkowych metali. Istnienie pęknięć umożliwia elektrolitowi kontakt z podłożem przez pęknięcia, powodując utlenianie podłoża, powodując odpadanie aktywnej powłoki, co prowadzi do wzrostu potencjału anody, a wzrost potencjału dodatkowo sprzyja rozpuszczaniu powłoki i utlenianiu podłoża.

Korzystając ze zdjęć uszkodzenia elektrody wykonanych mikroskopem elektronowym skaningowym, można zaobserwować różne formy łuszczenia się powłoki):

1) Łuszczenie kruszone: pęknięcia są częściowo złuszczane, a większe pęknięcia są rozbijane i złuszczane, a poszczególne wżery łuszczenia są tak głębokie jak podłoże.

2) Łuszczenie się warstwy w kształcie wypukłym: Tylko kilka warstw z powierzchni i wnętrza jest łuszczonych w postaci wypukłej warstwy w kształcie brzucha, krawędzie szczeliny są nierówne jak pęknięte ściany, a otaczające wzory mory są wyraźnie widoczne.

3) Pękanie łuszczenie: szereg wzorów mory wnika w siebie, tworząc długie pęknięcie na dnie pęknięcia. Kręte i głębokie cienkie linie są słabo widoczne, co ostatecznie powoduje uszkodzenie powłoki z powodu dużego łuszczenia. 4) Analiza wskazuje, że łuszczenie się powłoki anody tytanowej jest wynikiem połączonego działania sił chemicznych i fizycznych, a odpowiednie metody poprawy są proponowane dla różnych form łuszczenia. W przypadku kruszenia i łuszczenia warstw należy zwiększyć połączenie między powłokami a podłożem; w postaci pękniętego całkowitego łuszczenia, oprócz powyższych ulepszeń, należy również kontrolować liczbę penetrujących pęknięć na oryginalnej pękniętej powierzchni.

Obrazy SEM elektrody po wzmocnieniu

Popularne Tagi: elektroda z mieszanego tlenku metalu, elektroda z tlenku metalu, mechanizm uszkodzenia elektrody z tlenku metalu Chiny, producenci, dostawcy, fabryka, dostosowane, hurtowe, niska cena, w magazynie