Zamonaviy elektrokimyoviy tizimlar asosiy elektr o‘tkazuvchanlikdan - ko‘proq narsani talab qiladi, ular tinimsiz oksidlanish sharoitlariga chidamli elektrodlarga muhtoj bo‘lib, energiya to‘lovlarini boshqarish mumkin bo‘ladi. Thetitaniumli anodli tayoqsuvni tozalash, xlor{1}}ishqor ishlab chiqarish, suzish havzasini dezinfeksiya qilish va katodli himoya tizimlari boʻyicha-bir yechimga aylandi. Biroq, barcha novdalar bir xil tarzda ishlab chiqilmagan. Ikki yil davom etadigan anod va o'n yil davomida ishonchli ishlaydigan anod o'rtasidagi farq ko'pincha substrat sifati, qoplama arxitekturasi va qimmatbaho metallarni taqsimlash bilan bog'liq. Ushbu maqola oddiy tilda bu farqlar ortidagi ilm-fanni ochib beradi, shuning uchun siz xarid qilishda oqilona qaror qabul qilishingiz mumkin.
Titan anodli novda dizayni faollik va chidamlilikni qanday muvozanatlashi mumkin?
Elektrokimyoviy anodni ishlab chiqarishda har bir dizayner bir xil muammo bilan shug'ullanishi kerak: yuqori faol sirt tezda reaksiyaga kirishadi va hujayradagi past kuchlanishni keltirib chiqaradi, ammo qattiq reaktsiya sharoitlari aşınmayı tezlashtiradi. Qattiq sirt zanglamaydi, lekin u katalizator sifatida ishlamasligi mumkin. Titan anodli tayoq bu muammoni birgalikda yaxshi ishlamaydigan bitta material o'rniga bir nechta muhandislik qatlamlarini qo'llash orqali hal qiladi.
Titan substratining roli
Har bir yaxshi novda yadrosi sifatida 1-darajali (TA1) yoki 2-darajali (TA2) sanoat toza titandan tayyorlanadi. Titanning tabiiy oksidli plyonkasi (TiO₂) xlorid miqdori yuqori bo'lgan suyuqliklarga bardosh bera oladi va bir necha kun ichida grafit yoki zanglamaydigan po'latni eritib yuboradi. Electrochimica Acta jurnalida o'tkazilgan tadqiqot shuni ko'rsatadiki, titanium plitalari 2000 A / m² dan yuqori oqim zichligida o'z shakllarini saqlab qolishi mumkin, bu ko'pchilik metall anodlarni yo'q qiladigan oqim darajasidir. Bundan tashqari, novdalarning shakliga e'tibor berish muhimdir. Quvurli elektrolitik xujayralarda silindrsimon egri chiziqlar tokni tekis plitalarga qaraganda kengroq tarqatadi, bu esa uchlarida issiq nuqta aşınmasını kamaytiradi.
Qoplama kimyosini ish sharoitlariga moslashtirish
Ruteniy{0}}iridiy aralash oksidi (Ru-Ir MMO) qoplamalari xlor evolyutsiyasida foydalanish uchun eng keng tarqalgan. Buning sababi, ruteniy xlorning haddan tashqari potentsialini pasaytiradi va iridiy panjarani barqaror ushlab turadi, shuning uchun u erimaydi. Iridium{4}}tantal yoki platina-asosidagi qoplamalar kislorod ko'p bo'lgan joylarda oksidlanish degradatsiyasiga, masalan, oqava suvdagi ilg'or oksidlanishga qarshi turishda yaxshiroq.
Dala o'rnatishda anodlarning erta ishdan chiqishining eng keng tarqalgan sababi noto'g'ri elektrolit uchun noto'g'ri qoplamani tanlashdir. Rejalashtirish bosqichida to'g'ridan-to'g'ri aks ettirish amalga oshirilsa, xizmat muddati moddiy xarajatlar bir xil miqdorda ko'tarilmasdan oshiriladi.
Titan anodli novda qoplamasining qalinligi va uzoq-muddatli elektrokimyoviy barqarorligi
Qoplamaning qalinligi xarajat va ishlashning birlashuvidir. Agar u juda yupqa bo'lsa, faol oksid qatlami kerak bo'lguncha eskiradi. Agar qoplama juda qalin bo'lsa, u titaniumning ishlash muddatini qisqartiradigan mikro yoriqlar va delaminatsiyaga olib keladigan ichki bosimlarni hosil qiladi.
Nima uchun 2–15 mikron muhandislik shirin nuqtasidir
Sanoat standartlariga muvofiq, qoplama atitaniumli anodli tayoqQalinligi 2 dan 15 mikrongacha bo'lishi kerak, bu qanchalik qattiq qo'llanilishiga bog'liq. Yupqa qoplamalar (2–5 mkm) qoplamani tez-tez almashtirishni talab qilmaydigan past{5}}oqim-zichlikdagi katodik himoya tizimlari uchun yaxshi ishlaydi. Kuniga 24 soat ishlaydigan og'ir{8}}natriy gipoxlorit qurilmalari 8 dan 15 mkm gacha bo'lgan ko'p qatlamli qatlamlardan foydalanishi mumkin. Tongji universitetining atrof-muhit muhandislari guruhi bir xil tezkor sinovdan o'tkazilganda, ketma-ket issiqlik parchalanishi bosqichlarida qo'yilgan ko'p qatlamli qoplamalar bir martalik qalin qoplamalarga qaraganda 30-40% kamroq mikro yoriqlar tarqalishiga olib kelishini ko'rsatdi.
Gradientli kompozit qoplamalar va stressni boshqarish
Gradient qoplama dizayni biznesni uzoq vaqtdan beri bezovta qiladigan muammoni hal qiladi. Ishlab chiqaruvchilar oksid tarkibini titanda yuqori bo'lgan interfeys qatlamidan ruteniyda yuqori bo'lgan sirt qatlamiga asta-sekin o'zgartirish orqali delaminatsiyaga olib keladigan mos kelmaslik stressini kamaytiradi.
Bu usul, shuningdek, xlorid ionlarining substratga tushishini sekinlashtiradigan molekulyar qalqon hosil qiladi, bu substrat passivatsiyasining muvaffaqiyatsiz bo'lishining asosiy sabablaridan biridir. Natijada, titan anodli novda birinchi 12-18 oydan keyin asta-sekin parchalanish o'rniga, u ishlashi kerak bo'lgan butun vaqt davomida hujayra kuchlanishini barqaror ushlab turadi va xlor chiqishi.
Qimmatbaho metallarni yuklash titanium anod novdasining ishlashiga qanday ta'sir qiladi
Qimmatbaho metallar oksidlari qoplangan har qanday titan elektrodning eng qimmat va muhim qismidir. Butun tizim iqtisodi toʻgʻri yuklanishiga bogʻliq boʻladi-na juda oz, na koʻp.
Rutenium va iridiy: qo'shimcha rollar
Ruteniy oksidi (RuO₂) standart vodorod elektrodi bilan solishtirganda odatda 1,36 V atrofida past haddan tashqari potentsialda katta xlor evolyutsiyasi faolligiga ega. Iridiy oksidi (IrO₂) energiya sarflaydigan, lekin foydali xlor hosil qilmaydigan raqobatbardosh kislorod evolyutsiyasi jarayonini to'xtatib, narsalarni kimyoviy va mexanik jihatdan barqaror saqlashga yordam beradi. Ko'pgina sanoat titanium anod novdalarida Ru:Ir ning molyar nisbati xlor-ishqor va natriy gipoxlorit xizmati uchun 60:40 va 70:30 orasida. Agar siz ushbu diapazondan juda uzoqqa chiqsangiz, unumdorlik o'zgaradi. Misol uchun, yuqori ruteniy yuklari boshlang'ich faollikni oshiradi, lekin erishni tezlashtiradi, yuqori iridiy yuklari esa umrni oshiradi, lekin materiallarga qimmatroq bo'ladi.
Barqaror qoplama interfeyslari uchun titanium anod rod substrat tayyorlash
Hatto eng yaxshi qoplama formulasi ham to'g'ri tayyorlanmagan titan sirtini tuzata olmaydi. Substratni tayyorlash elektrodlarni ishlab chiqarishda eng kam gapiriladigan omillardan biridir, ammo bu ularning bir-biriga qanchalik yaxshi yopishishi va vaqt o'tishi bilan qanchalik barqaror ekanligiga katta ta'sir ko'rsatadi.
Eching, portlatish va termal oldingi-oksidlanish
a uchun standart tayyorgarlik bosqichlarititaniumli anodli tayoqsirtni qo'polroq qilish uchun qum bilan tozalash yoki mexanik ishqalanish (Ra 1,5–3,5 mkm umumiy maqsad), tabiiy passiv plyonka va har qanday ifloslanishdan xalos bo'lish uchun oksalat yoki xlorid kislotada kislota bilan ishlov berish va yupqa, teksturali rutilli anch TiO₂ qatlamini yaratadigan boshqariladigan termal oksidlanish bosqichini o'z ichiga oladi. Har bir bosqichda qimmatbaho metall oksidi zarralari termal parchalanish qoplamasi jarayonida o'zaro ta'sir qiladigan mikro{4}}arxitektura quriladi. Har qanday bosqichni oʻtkazib yuborish yoki tezlashtirish, elektrodlarni ishlab chiqarish boʻyicha oʻtkazilgan tajribalarda oʻtkazilgan tirnalgan yopishqoqlik sinovlarida koʻrsatilganidek, yopishqoqlikni sezilarli darajada zaiflashtiradi.
Yuzaki morfologiya joriy taqsimotga qanday ta'sir qiladi
Cho'tkasi yoki cho'milishni qo'llash bosqichida, qoplama eritmasi yaxshi ishlangan substratga teng ravishda tarqaladi. Noto'g'ri sirtlar ma'lum joylarda kenglikdagi farqlarni keltirib chiqaradi, bu esa ish paytida oqimning notekis oqimiga olib keladi. Yuqori{2}}joriy-zichlik zonalari qoplamani tezroq oksidlaydi,
tijorat maqsadlarida foydalanishda muvaffaqiyatsizlikka uchragan anodlarda keng tarqalgan "issiq nuqta" delaminatsiya naqshlarini yaratish. Substratning aniq shaklini nazorat qilish - bu yuqori sifatli elektrodlarni uzoq vaqt xizmat qilmaydigan elektrodlardan ajratib turadigan ishlab chiqarish mahoratidir.
Titan anodli novdalarda katalitik faollik va strukturaviy barqarorlikni birlashtirish
Yakuniy ilmiy maqsad ham yuqori katalitik quvvatga, ham kuchli tuzilishga ega elektrod yaratishdir. Moddiy darajada bu ikki fazilat turli yo'nalishlarda turtki beradi. Biroq, hozirgi ko'p qatlamli dizaynda ular foydalanish uchun moslashtirilgan.
Interfeys katalizlarini optimallashtirish
Odatda tantal oksidi yoki qalay oksididan tashkil topgan o'rtadagi yupqa qatlam qoplama{0}}substrat kontaktida diffuziya to'sig'i va elektr ko'prigi sifatida ishlaydi. Ushbu qatlam "passivatsiya kasalligi" deb ataladigan-o'tkazuvchan bo'lmagan TiO₂ izolyatsion qatlam hosil bo'lishini to'xtatadi va xom titan qoplamadagi teshiklar orqali elektrolitga tegsa sodir bo'ladi. Optimallashtirilgan interlayerli elektrodlar 8000 soat uzluksiz ishlaganda hujayra kuchlanishining 0,2 V dan kam oshishini ko'rsatadi, xuddi shu vaqt oralig'ida an'anaviy qoplamali novdalarda kuzatilgan 0,5-0,8 V ko'tariladi. Bu elektrodning to'liq xizmat qilish muddati davomida to'plangan o'lchanadigan energiya tejamkorligi.
Haqiqiy-Jahon unumdorligi mezonlari
Optimallashtirilgan titan anodli novda konfiguratsiyasiga ega natriy gipoxlorit generatorlari uchun dalada energiya sarfi bir kilogramm mavjud xlor uchun 3,2 dan 3,8 kVt/soatgacha ekanligi aniqlandi. Shunga o'xshash qurilmalarda ishlatiladigan grafit yoki oddiy MMO tayoqchalari 4,5 dan 5,5 kVt / kg gacha quvvat sarflaydi.
Taxminan 20-40% energiya bo'shlig'i aylanma suvning uzoq vaqt ishlashini ta'minlaydigan shahar suv tozalash inshootlari va sanoat tizimlarining operatsion xarajatlari past bo'lishini anglatadi. Oddiy bir qavatli qoplangan anodlar uchun odatdagi 2-4 yilga nisbatan, nazorat qilinadigan sharoitlarda xizmat ko'rsatish oralig'i 8–10 yilga uzaytiriladi. Bu uzoq umr ko'rish birinchi navbatda yuqori sifatli elektrodlarning yuqori narxini qoplaydi.
Xulosa
Thetitaniumli anodli tayoqumumiy element emas. TA1/TA2 substrat, oraliq qatlam va ruteniy{3}}iridiy yuzasi elektrodning qancha davom etishiga ta'sir qiluvchi qatlamlardir. Ba'zi qatlamlar ikki yil, boshqalari esa o'n yil davom etadi. Gradient qoplamalar faollik va chidamlilik muammosini hal qiladi. Qoplama faqat taglik to'g'ri tayyorlangan bo'lsa, yopishadi. Ishlash va xarajat qimmatbaho metallarning optimal yuklanishi bilan boshqariladi. Ushbu muhandislik sohalari hujayra kuchlanishini pasaytirish, xlor ishlab chiqarish samaradorligini oshirish va oqava suvlarni tozalash, suzish havzasini dezinfektsiyalash va elektrokimyoviy suvni tozalashda filtrlarni almashtirish zarurati sonini sezilarli darajada kamaytirish uchun birgalikda ishlaydi.
TSS
1. Natriy gipoxlorit generatorlarida titaniumli anod tayoqchasining ishlash muddati qanday?
+
-
Gradientli MMO qoplamali yaxshi titan anodli novda barqaror oqim zichligi, to'g'ri miqdorda elektrolitlar va muntazam parvarishlash kabi boshqariladigan ish sharoitida 8-10 yil davom etadi. Bir qatlamli standart qoplamalar odatda bir xil miqdorda foydalanish bilan 2 yildan 4 yilgacha xizmat qiladi.
2. Nima uchun grafit yoki zanglamaydigan po'latdan yasalgan anodlar xlor evolyutsiyasi dasturlarida titan o'rnini bosa olmaydi?
+
-
Xlorid miqdori yuqori bo'lgan ionlarda grafit tezda eskiradi, bu mahsulot oqimini ifloslantiradi va tez-tez parvarish qilishni talab qiladi. Anodik potentsial oksidlanayotganda, zanglamaydigan po'latdan korroziyaga uchragan va metall ionlari ajralib chiqadi, bu esa chiziqdan pastga qarab tizimlarni to'sib qo'yadi. Titan barqaror, korroziyaga{2}}bardoshli asos boʻlib, elektrolitlar kimyosini oʻzgartirmasdan qimmatli metall oksidi qatlamlarini ushlab turadi.
3. Qoplama qalinligi titanium anodli rod tizimida energiya sarfiga qanday ta'sir qiladi?
+
-
Eng yaxshi qoplama qalinligi elektrodning xizmat ko'rsatish oynasida xlorning haddan tashqari potentsialini va hujayra kuchlanishini past darajada ushlab turadi. Qoplamalar juda nozik bo'lsa, ular tezda eskiradi, bu hujayra zaryadini oshiradi va ko'proq energiya sarflanadi. 8-15 mikron diapazonidagi gradient ko'p qatlamli qoplamalar elektrokimyoviy faollikni uzoqroq vaqt davomida saqlaydi. Bu shuni anglatadiki, yaxshi loyihalashtirilgan tizimlarda birlik energiya iste'moli 3,2–3,8 kVt/soat/kg titan anodli novda xlorida bir xil bo'lib qoladi.
NAVI Titanium - bilan hamkorlik qiling, ishonchli titanium anod tayoq yetkazib beruvchingiz
2008 yildan beri NAVI Titanium loyihalash va ishlab chiqarish bilan shug'ullanadititaniumli anodli tayoqXitoyning titan sanoati markazi sifatida tanilgan Baoji High{0}}texnologik zonasidagi zavodimiz yechimlari. Bizning rutenium{2}}iridiy gradient kompozit anodlarimiz natriy gipoxlorit generatorlarida, oqava suvlar uchun ilg‘or oksidlanish tizimlarida, suzish havzalarini dezinfeksiya qilish qurilmalarida va sanoat aylanma suvni tozalashda kuniga 24 soat to‘xtovsiz ishlashga mo‘ljallangan. Biz qurilmaning energiya sarfini 3,2–3,8 kVt/kg foydalanish mumkin bo'lgan xlor miqdorida ushlab turamiz va elektrodlarga 8–10 yil xizmat qilish muddatini beramiz. Bu tizimingizning umumiy joriy xarajatlarini 10–25% ga qisqartiradi. NAVI Titanium - bu titanium anodli novda ishlab chiqaruvchisi. Ular standart spetsifikatsiyalar uchun bepul namunalarni, muhandislik chizmalaringiz asosida maxsus ishlab chiqarishni va bepul professional-bir{15}}teknik yordamni taklif qilishadi. To'g'ri elektrod spetsifikatsiyasi energiya xarajatlari va texnik xizmat ko'rsatish vaqtini tejashga qanday yordam berishi mumkinligini bilish uchun darhol muhandislik guruhimiz bilan bog'laning.
Biz bilan bog'laning:sales@navititanium.com.
Ma'lumotnomalar
1. Trasatti, S. (2000). Elektrokataliz: DSA muvaffaqiyatini tushunish. Electrochimica Acta, 45 (15-16), 2377-2385.
2. Pivo, HB (1980). Metall anodlarning ixtirosi va sanoat rivojlanishi. Elektrokimyoviy jamiyat jurnali, 127(8), 303C–307C.
3. Comninellis, C. va Vercesi, GP (1991). DSA{6}}tipdagi kislorodli elektrodlarning xarakteristikasi: qoplamani tanlash. Amaliy elektrokimyo jurnali, 21(4), 335–345.
4. Lassali, TAF, Boodts, JFC, & Trasatti, S. (1996). Tarkibi va termal ishlov berishning Ir-asosidagi oksid plyonkalarining mikro tuzilishiga ta'sirini impedans tadqiqotlari. Electrochimica Acta, 41 (11-12), 1607-1621.
5. Chen, X. va Chen, G. (2005). Barqaror Ti/RuO₂–Sb₂O₅–SnO₂ elektrodlari O₂ evolyutsiyasi uchun past potentsial bilan. Electrochimica Acta, 50 (20), 4155-4159.
6. Xu, L., Meng, H. va Chu, PK (2008). Natriy gipoxlorit ishlab chiqarishda rutenium-iridiy oksidi bilan qoplangan titanium anodlarining elektrokimyoviy harakati: qoplama tarkibining xizmat muddatiga ta'siri. Amaliy elektrokimyo jurnali, 38(7), 985–993.
