鈦陽極網


鈦陽極網

鈦陽極網是電化學工業中支撐行業發展的核心產品

早期電化學工業中常用的石墨電極,雖曾在導電和電極反應中發揮過作用,但因其機械強度欠佳,在使用中容易磨損、破碎 ,且在腐蝕性環境里耐腐蝕性不足,難以在嚴苛的電化學領域上持續工作,這極大地限制了它在眾多電化學工業中的應用。

 

鈦陽極網

隨著材料科學研究的不斷深入,鈦金屬逐漸走進人們的視野,它質量輕盈卻強度頗高,擁有良好的耐腐蝕性,在電化學環境中,這份耐腐蝕性顯得尤為關鍵。在電化學過程中,電極表面需要具備出色的催化活性,才能高效推動氧化還原反應的進行。

涂層技術的出現為鈦電極的發展帶來了曙光。科學家們成功研發出在鈦基體上涂覆具有催化活性的氧化物涂層的方法,這些涂層材料多為釕、銥、鉑等貴金屬氧化物,使其在電化學領域得到廣泛應用。

涂層鈦陽極網

涂層鈦陽極網以工業純鈦為基材的主體框架,為整個陽極網提供了堅實的支撐。


隨著材料科學研究的不斷深入,鈦金屬逐漸走進人們的視野,它質量輕盈卻強度頗高,擁有良好的耐腐蝕性,在電化學環境中,這份耐腐蝕性顯得尤為關鍵。在電化學過程中,電極表面需要具備出色的催化活性,才能高效推動氧化還原反應的進行。

涂層技術的出現為鈦電極的發展帶來了曙光??茖W家們成功研發出在鈦基體上涂覆具有催化活性的氧化物涂層的方法,這些涂層材料多為釕、銥、鉑等貴金屬氧化物,使其在電化學領域得到廣泛應用。

而在鈦基體表面,涂覆著一層由貴金屬氧化物組成的涂層,這層涂層是鈦陽極網發揮卓越性能的關鍵所在。涂層材料多為釕(Ru)、銥(Ir)、鉑(Pt)等貴金屬的氧化物 ,這些貴金屬氧化物可不是簡單的覆蓋在鈦基體表面,它們通過熱分解氧化與電鍍技術,均勻地分布在鈦基體上,形成了一層致密且穩定的活性電催化涂層。不同的貴金屬氧化物有著不同的電化學活性,在析氯體系中,RuO?-IrO?復合氧化物,對氯離子具有特殊的親和力,能夠高效地催化氯離子氧化生成氯氣;在析氧體系里,IrO?-Ta?O?混合氧化物,能夠大幅降低析氧反應的過電位,促進氧氣的析出 。這層涂層不僅是電化學反應的活性中心,能將過電位降低 20%-30%,大大提高了電化學反應的效率,并且阻止了鈦基體與電解液的直接接觸,使鈦陽極網的耐腐蝕性能較傳統石墨陽極提升數倍以上,有效延長了電極的使用壽命。

釕銥鈦陽極網

當涂層鈦陽極網接入電化學系統,通上直流電后。在電場的強大作用下,電解液中的正負離子開始遷移。

鈦陽極網

鈦陽極網的電化學反應

以常見的析氯反應為例,當氯離子到達涂層鈦陽極網表面時。涂層中的貴金屬氧化物憑借其特殊的電子結構和表面活性位點,與氯離子發生強烈的相互作用,降低了氯離子失去電子的難度,也就是降低了反應的活化能。在這種作用下,氯離子順利地失去電子,發生氧化反應,生成氯氣(Cl?),化學反應方程式為:2Cl? – 2e? = Cl?↑。每一個氯離子在陽極表面失去電子的瞬間,都伴隨著微小的電子躍遷和能量釋放,這些微觀的變化匯聚在一起,便表現為氯氣的持續產生。

而在析氧反應中,水分子則成為了主角。當水分子靠近陽極表面時,在電場和涂層的共同作用下,水分子中的氧原子失去電子,生成氧氣(O?)和氫離子(H?),化學反應方程式為:2H?O – 4e? = O?↑ + 4H? 。這個過程同樣離不開涂層的催化作用。

多領域的應用


在離子膜法燒堿生產中,當飽和食鹽水流入電解槽,與陽極網表面親密接觸時。陽極網表面的 RuO?-IrO?復合氧化物涂層對氯離子展現出超強的親和力,能夠高效地催化氯離子氧化生成氯氣,這一過程的化學反應方程式為:
2Cl? – 2e? = Cl?
在這個反應中,涂層鈦陽極網憑借其卓越的催化性能,大幅降低了析氯反應的過電位,使得反應能夠在相對較低的電壓下順利進行,極大地提高了電流效率。同時,生成的氯氣純度也得到了質的飛躍,這意味著生產出的氯氣更加純凈,能夠滿足更高標準的工業需求。

除了在析氯反應中表現出色,涂層鈦陽極網在整個氯堿生產過程中還帶來了諸多顯著的優勢。由于其出色的導電性和耐腐蝕性,槽電壓得以降低 15% 左右,大大減少了電能的消耗。而且,涂層鈦陽極網的尺寸穩定性極佳,在長期的電解過程中,鈦基體幾乎零損耗,確保了極間距始終恒定,槽電壓波動幅度被精準控制在 ±2% 以內,為電解過程的穩定運行提供了堅實保障。

以高端五金件的鍍鉻工藝中,當電流接通,含六價鉻的電解液在電場的作用下開始活躍起來,而銥鉭鈦陽極網此時就成為了這場電化學反應的核心。陽極網表面的銥氧化物涂層發揮著至關重要的催化作用,化學反應方程式為:
2H?O – 4e? = O?↑ + 4H? 。
在這個過程中,鈦陽極網確保電流能夠均勻地分布在整個電鍍體系中。

隨著環保意識的日益增強,污水處理成為了全球關注的焦點問題,而涂層鈦陽極網則在這個領域中扮演了重要的角色 。

在印染廢水處理中,涂層鈦陽極網的功能得到了充分的驗證。當電流通過含有印染廢水的電解槽時,陽極網表面的釕銥涂層開始催化產生羥基自由基(?OH) 。這種自由基具有極強的氧化性,其氧化電位高達 2.8V,比常見的氧化劑如氯氣、過氧化氫等都要高得多,能夠輕松地將印染廢水中那些難以降解的染料分子、助劑以及其他有機雜質化學鍵被逐分解,分子結構被徹底破壞,最終被分解為二氧化碳(CO?)和水(H?O)等無害的小分子物質,實現了污染物的高效降解。

運行參數對于涂層鈦陽極網來說,必須控制在合理的范圍內,才能保證其平穩地運行,延長使用壽命 。

電流密度是一個關鍵的運行參數,電流密度過大也會對陽極網產生不良影響。一般情況下,建議涂層鈦陽極網的長期運行電流密度≤1000 A/m2 。當電流密度過高時,陽極網表面的電化學反應會變得異常劇烈,會加速涂層的消耗,縮短陽極網的使用壽命。

倒極周期也是不容忽視的參數。每 24 小時反向通電 4 分鐘,能夠有效修復局部鈍化,讓陽極網始終保持良好的工作狀態。這是因為在電解過程中,陽極網表面會逐漸形成一層鈍化膜,影響其電催化活性。而定期倒極,可以打破這層鈍化膜,讓陽極網重新煥發生機,提高其工作效率和穩定性。