チタンアノードコーティングの故障の原因

の失敗の原因 チタンアノード コーティング

電極材料の発達は、電解産業における電極材料の開発であり、石インク、鉛合金、重金属、貴金属、TIベースのプラチナメッキ、TIベースの酸化物コーティング陽極の交換プロセスを経験しています[1]。酸化チタンコーティングされた電極は、コーティングの厚さに応じて2つのカテゴリに分割できます。 1つは厚いコーティングされた電極で、そのコーティングの厚さは0.5mmを超えており、主に二酸化チタンの電極と二酸化チタン鉛電極を含みます。もう1つは薄いコーティングされたアノードで、そのコーティングの厚さは数ミクロンからダースミクロンまでの範囲です。チタンベースの酸化物電極は、薄いコーティングチタン電極に属します[2]。チタンベースの酸化物アノードは、その安定したサイズ、長時間の作業寿命、二次汚染、低作業電圧のために、従来のグラファイト電極と鉛合金電極を徐々に交換しました。熱分解、ゾルゲル法、マグネトロンスパッタリング法、電気堆積法、化学蒸着法など、さまざまな調製方法を使用するなど、金属酸化物陽極コーティングを調製する方法は、陽極コーティングの特性が非常に異なっています。熱分解方法は、複数のコンポーネントのドーピングを簡単に実現でき、プロセスは簡単で制御しやすいため、まだ広く懸念されています。実用的なアノード材料として、電気触媒能力が向上することに加えて、高い耐久性は電極材料の基本的な要件です。このホワイトペーパーでは、チタンベースの酸化物アノードの故障の原因と修正測定を分析および要約し、より高い電気化学的安定性を備えた新しい金属酸化物アノードの開発に関するアイデアを提供したいと考えています。

1電気分解の過程でのアノードによるチタンベースの酸化陽極ゾード障害、電圧が非常に高く、実際に電流がない場合、アノードはその役割を失います。この現象はアノード障害です。さまざまな動作環境と電極の条件によれば、一般に、チタンベースの酸化物アノードの寿命の短縮または故障は、主に以下の理由によって引き起こされると考えられています。

1.1コーティング腐食

コーティング腐食とは、電気分解のプロセスにおけるRUやIRなどの活性要素の溶解喪失を指し、コーティング組成の変化と生存率の低下につながります。 ruozを含むコーティングの場合、方程式の電気化学的酸化により溶解することができます（1）：RU02+ 2H2O -RU04+ 4H ++ 4E（1）参照L3はバレットを報告しました RBS（Rutherford後方散乱分光法）メソッドを使用して、HでのRu-Tiコーティングの酸化を決定しました。 Valletは、故障後、TIマトリックスから500 m離れた薄層でコーティング中のRU含有量の減少が発生し、薄層のRU原子密度は十分なO分析アクティブポイントに耐えるのに十分ではないことを指摘しました。 Ruo +Tio2混合酸化物の金属導電率を維持するだけでは不十分でした。これは、電極の非活性化につながります。 IR02を含むコーティングの場合、RUOのような溶解反応は見つかりませんでした。イリジウムのOへの吸着は一般に可逆的であると考えられており、酸性媒体の電気化学的安定性が非常に高いため、IROZの電気化学的溶解の可能性は小さいです。ただし、実際、電極を0.5 mol/L HZSO4で十分に高い電位（標準水素電極NHEよりも2.0 V高く）で進行した場合、方程式（2）に示すように、IR04の形成によりアノードが溶解しました。 。 IR02 + 2H2O -IR04 1 + 4H 10 + 2E（2）Krysae]によれば、IRコーティングの急速な電解寿命は3つの段階に分割できます。最初の段階はコーティングの厚さの急速な薄段階です。第2段階は、イリジウム溶解安定化段階です。第3段階では、コーティング活性成分が不十分であり、電極は故障状態に近いです。 Kristorによると、電気分解プロセスでは、活性酸化物は電極反応に関与して可溶性生成物を生成し、溶解がコーティングフレークの角で発生する可能性が高くなります。

1.2コーティングの剥離

溶媒の揮発と寒冷による収縮により、熱処理はしばしば電極酸化物コーティングの「亀裂」の現象につながり、"cracking "が皮をむきやすくします。 （1）マトリックス金属の腐食は、多孔質コーティングと表面亀裂によるコーティングの剥離につながり、電解質がコーティング亀裂に侵入し、チタンマトリックスの表面が腐食し、アクティブコーティングが落ちます。文献[6]では、電解質のフッ素イオン含有量が1×10である場合、マトリックスを損傷するのに十分であり、極性化された場合でもチタンマトリックスが溶解することが示されています。 （2）ガスフラッシング作用は、チタンアノードコーティングの剥離プロセスを研究するためにZhang Qiongdengを排出します。電気化学研究分析ガス反応が発生し、バブル生成、蓄積と破壊、亀裂、表面コーティングが増加しています。それぞれ脈動する周期的な引張応力と衝撃力の下で、亀裂が拡大する亀裂につながります。最大せん断応力は、液滴ジェットの繰り返し衝撃の後、インデンテーションの下の弾性プラスチック変形ゾーンに現れ、層間の横亀裂を簡単に引き起こし、皮膚の断片化または層ごとに層を描きます。

1.3チタン基板の不動態化

チタン基質の不動態化は、電極陽極障害の最も一般的な原因です。より高い電位でチタンベースの酸化物電極を使用する過程で、金属チタンは酸化しやすく、Ti02遷移層は、チタン基板/酸化物コーティングの界面で形成されます。 Ti02は、広いバンドギャップを備えたN型半導体材料です（：EG =：3.2EV）。コーティングの界面状態は、コーティング構造の破壊により変化し、コーティングはP型半導体です。このようにして、コーティングとマトリックスの間のPN接合部は、タイタンベースのコーティング電極の不動態化と故障に直接つながります。ルチルTiO2の抵抗は10Qと同じで、アノード障害後にコーティング抵抗が変化します。電極電位のスパイクにより、電極表面が高い抵抗値を持つTiO2の層になると考えられています。参照[8]では、著者はTi/Ru02-Tio2アノードの抵抗をテストしました。 HC10溶液をL週間浸したり、短時間で電解した後、コーティングされた電極の抵抗はまだ元のサンプルの抵抗に近いものでしたが、不動態化が開始または完全な不動態化後、サンプルの抵抗はほぼ増加しました。大きさ。 Hoseinien et al。 [g] Ti/Ru02-IR0を見つけました。まず、Ti0の不動態化はTiO2の形成に関連しています。 260Hでは、タンクの電圧が急激に上昇し、非常に短い時間（293H）の後、電極が故障します。この時点で、チタンベースとコーティングの間にTI02遷移層が形成されます。

1.4コーティングされた「毒性」

チタンベースの金属酸化物電極は、有機化合物の結果として有機電気化学合成、または有機化合物などの分野で使用されます。 NH2）など、グループおよび、遷移金属イオンは一般的であり、強い錯体形成では、反応を引き起こし、酸化物コーティング表面の生成物が化学、吸着、ポリマー様バリア層が形成されます。電極の表面は、「中毒」のコーティングとして知られる電極の電極触媒能力の大幅な減少、または完全な消失をもたらします。 「中毒」のコーティングは、電極のパッシベーション、細胞の電圧上昇、ある程度、電極障害につながります。文献[10]では、日本の学者である高橋島が驚くべき人物を提供していることが言及されています。40°C、100 A/cmの1 mol/L H2SO4 + L Mol/L CH3CN溶液のTI/IROZアノード。電流の下で​​のアノードの寿命は、1 mol/l hの溶液の存在よりも99を超えています。 11は、ベンゼン、フェノールスルホン酸塩、酸水、溶液を含む溶液中のTi/IRO2-TAZ05アノードの電解寿命は、同じ酸性度のあるHの溶液であると報告しました。その際。

1.5その他の理由

植物の実践では、機械的損傷、不合理な労働条件は、電極のパッシベーションまたは非活性化の最も可能性の高い原因です。 （1）機械的、損傷、最も典型的には、鋼鉄のシート亜鉛植物では、ストリップが高速で走っており、しばしば摩耗しています。次のストリップのうち、間接的な溶接はしばしばすぐに破裂し、ストリップ骨折と損傷、機械的、損傷、損傷の良い、アクティブコーティングにつながります[6]。 Kamegaya []によると、鋼鉄の亜鉛メッキの場合、鋼板、カソード、コンタクトローラーの間に収集されたスカムによってコーティング表面が損傷しているため、電気めっきプロセスに連続ろ過プロセスが必要である必要があると述べています。 （2）作業条件パラメーターは合理的ではありません。作業条件パラメーターは、アノード、結晶、チタンベースの金属酸化物、陽極、耐久性の研究の進行、および組成などの電解質の寿命に大きな影響を与えます。電解質、電流などの濃度、密度、電解質温度など。 Zhang Zhaoxian et al。 [1 HUは、チタンのコーティング、アノード、強化されたライフテストを介して、電気分解温度と電流密度が高いことを発見し、寿命を尽くし、短縮します。 C、寿命の強化は4000時間で、1/5に減少し、電流密度は1 A/cmです。電流密度が2a/cmに増加すると、強化寿命は4000hで、強化寿命は1/3に減少します。