Titanska elektroda je vrsta elektrode koja se temelji na metalnom titanu i na kraju sinteriranjem i oksidacijom stvara sloj elektrokatalitičkog oksidnog premaza na titanijskoj podlozi. Također se naziva dimenzionalno stabilna anoda (skraćeno DSA) zbog fizičke stabilnosti dimenzija tijekom uporabe.
Klasifikacija titanskih elektroda
Prema kemijskom sastavu i glavnim elektrokemijskim svojstvima prevlake, titanske elektrode mogu se grubo podijeliti u sljedeće tri kategorije:
Titanska elektroda presvučena rutenijem
Ove elektrode imaju nizak prenapon razvijanja klora i visok prenapon razvijanja kisika i uglavnom se koriste u različitim prilikama nastajanja klora, kao što je industrija klorolužina, katodna zaštita itd. Ova vrsta presvlake elektroda uključuje izvornu rutenij titan prevlaku (Ru Ti) i 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 i drugi premazi razvijeni na ovoj osnovi.
Titanska elektroda koja nije obložena rutenijem
Rutenij je plemeniti metal visoke cijene i ograničenih rezervi u prirodi. Kako bi se smanjila količina Ru i čak potpuno zamijenila Ru, razvijena je titanska elektroda bez Ruma. Ove elektrode općenito imaju visok potencijal za oslobađanje kisika. Uspješnije elektrode uključuju titanske elektrode obložene kositrom antimonom, titanske elektrode obložene Co3O4 spinelom i titanijeve elektrode obložene paladijevim oksidom.
Titanska elektroda obložena iridijem
U nekim elektrolitičkim procesima, kao što je elektrolitička ekstrakcija obojenih metala, industrija galvanizacije i elektrokemijska redukcija za proizvodnju organskih tvari, projektirana reakcija anode je reakcija oslobađanja kisika. Stoga se nada da će se razviti anodni materijal s niskim prenaprezanjem za oslobađanje kisika. Titanska elektroda obložena iridijem razvijena je u skladu s tim. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti i druge prevlake su primjeri takvih prevlaka elektroda. Titanska elektroda obložena Ir Ta najuspješnija je elektroda za oslobađanje kisika.
Metode pripreme titanskih elektroda su sljedeće:
Metoda toplinske razgradnje
Metoda termičke dekompozicije obično uključuje otapanje spojeva metalne soli u organskom otapalu ili vodenoj otopini, nanošenje otopine na podlogu od titana, zagrijavanje da ispari otapalo, a zatim sinteriranje na visokoj temperaturi da se razgrade i oksidiraju soli da se dobije oksidna prevlaka. Metode premazivanja uključuju prskanje, premazivanje valjkom ili premazivanje četkom. Prskanje i nanošenje valjkom visoko su mehanizirani i prikladni za industrijsku proizvodnju. Radno okruženje je dobro, a premaz je relativno ujednačen, ali je gubitak tekućine za premazivanje relativno velik. Premazivanje četkom općenito se može primijeniti na malu proizvodnju. Ova metoda zahtijeva jednostavnu opremu i manji gubitak otopine premaza, ali je intenzitet rada visok, radno okruženje je loše, a premaz često nije ujednačen. Lako je pripremiti višekomponentne oksidne elektrode s izvrsnim učinkom kontroliranjem formulacije premaza metodom toplinske razgradnje.
Sol-gel metoda
Sol-gel metoda je nova metoda za pripremu premaza koja se temelji na principu koloidne kemije. Može pripremiti ultrafino zrnate prevlake za elektrode, što može uvelike povećati specifičnu površinu površine elektrode. Opći postupak pripreme titanovih elektroda ovom metodom je dispergiranje metalno-organskih spojeva (kao što su metalni alkoksidi) ili anorganskih spojeva u otapalu, generiranje aktivnog monomera reakcijom hidrolize, polimerizacija aktivnog monomera kako bi se generirao sol, oblaganje sola na titanijskom supstratu, osušite sol film kako biste dobili gel film, a zatim sinterirajte na određenoj temperaturi kako biste dobili premaz. U usporedbi s tradicionalnom metodom termičke dekompozicije, prevlaka elektrode pripremljena ovom metodom je ujednačena, finijih zrna i gotovo bez pukotina, što je privuklo veliku pažnju posljednjih godina.
Elektrotaloženje
Obložena titanska elektroda priprema se elektrodepozicijom, općenito korištenjem netopive elektrode kao anode, prethodno obrađenog metalnog titana kao katode, elektrolizom u otopini koja sadrži odgovarajuće metalne ione, metalni ioni se talože na metalnu titanovu katodu, suše i zatim sinteriraju na visokoj temperaturi do dobiti obloženu titansku elektrodu. Premaz dobiven ovom metodom općenito je ujednačen i gust. Nedostatak ove metode je što je proces složen i nije jednostavno izraditi jednolike elektrode velike površine.
Sputter metoda
Filmovi pripremljeni raspršivanjem su kompaktni i imaju jaku adheziju na podlogu. Međutim, ova metoda zahtijeva posebnu opremu, proces pripreme je relativno složen, a otpad matične tekućine je relativno velik, što nije pogodno za veliku industrijsku proizvodnju.
