Titanijumska elektroda je vrsta elektrode koja se bazira na metalu titanijuma i konačno formira sloj elektrokatalitičkog oksidnog premaza na titanijumskoj podlozi sinterovanjem i oksidacijom. Naziva se i dimenzionalno stabilna anoda (skraćeno DSA) zbog svoje fizičke stabilnosti dimenzija tokom upotrebe.
Klasifikacija titanijumskih elektroda
Prema hemijskom sastavu i glavnim elektrohemijskim svojstvima premaza, titanijumske elektrode se mogu grubo podeliti u sledeće tri kategorije:
Titanijumska elektroda obložena rutenijumom
Ove elektrode imaju nizak prepotencijal evolucije hlora i visok prepotencijal evolucije kiseonika i uglavnom se koriste u raznim prilikama evolucije hlora, kao što su klor alkalna industrija, katodna zaštita, itd. Ova vrsta prevlake elektrode uključuje originalni rutenijum titanijumski premaz (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.
Titanijumska elektroda bez rutenijuma
Rutenijum je plemenit metal visoke cene i ograničenih rezervi u prirodi. Kako bi se smanjila količina Ru, pa čak i potpuno zamijenila Ru, razvijena je titanijska elektroda koja nije obložena Ru. Ove elektrode općenito imaju visoku evoluciju kisika. Uspješnije elektrode uključuju kalajne titanijumske elektrode obložene antimonom, titanijumske elektrode presvučene Co3O4 spinelom i titanijumske elektrode obložene paladijum oksidom.
Titanijumska elektroda obložena iridijumom
U nekim elektrolitičkim procesima, kao što su elektrolitička ekstrakcija obojenih metala, industrija galvanizacije i elektrohemijska redukcija za proizvodnju organskih tvari, projektna reakcija anode je reakcija evolucije kisika. Stoga se nadamo da će se razviti anodni materijal s niskim prepotencijalom evolucije kisika. Pod ovom pozadinom razvijena je titanijumska elektroda obložena iridijumom. Ir Co, Ir Ta, Ir Sn, Ir Ta Co, Ir Ru Pd Ti i drugi premazi su primjeri takvih premaza elektroda. Titanijumska elektroda obložena Ir Ta je najuspješnija elektroda za oslobađanje kisika.
Metode pripreme titanijumskih elektroda su sljedeće:
Metoda termičke razgradnje
Metoda termičke razgradnje obično uključuje otapanje spojeva soli metala u organskom otapalu ili vodenoj otopini, premazivanje otopine na titanijumskoj podlozi, zagrijavanje da bi se rastvarač ispario, a zatim sinteriranje na visokoj temperaturi radi razlaganja i oksidacije soli kako bi se dobio oksidni premaz. Metode premazivanja uključuju prskanje, premazivanje valjkom ili premazivanje četkom. Prskanje i premazivanje valjkom su visoko mehanizirani i pogodni za industrijsku proizvodnju. Radno okruženje je dobro, a premaz je relativno ujednačen, ali je otpad tečnosti za premazivanje relativno velik. Premazivanje četkom je općenito primjenjivo u maloj proizvodnji. 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 odličnim performansama kontroliranjem formulacije premaza metodom termičke razgradnje.
Sol-gel metoda
Sol-gel metoda je nova metoda za pripremu premaza na principu koloidne hemije. Može pripremiti ultra-fine premaze za elektrode, što može uvelike povećati specifičnu površinu površine elektrode. Opšti proces pripreme titanovih elektroda ovom metodom je dispergovanje metal-organskih jedinjenja (kao što su metalni alkoksidi) ili anorganskih jedinjenja u otapalu, stvaranje aktivnog monomera reakcijom hidrolize, polimerizacija aktivnog monomera da bi se generisao sol, premazivanje sola na titanijumsku podlogu, osušiti sol film da se dobije gel film, a zatim sinterovati na određenoj temperaturi da bi se dobio premaz. U poređenju sa tradicionalnom metodom termičke dekompozicije, premaz elektrode pripremljen ovom metodom je jednoličan, sitnijih zrna i gotovo bez pukotina, što je izazvalo veliku pažnju poslednjih godina.
Elektrodepozicija
Obložena titanijumska elektroda se priprema elektrodepozicijom, uglavnom koristeći nerastvornu elektrodu kao anodu, prethodno obrađeni metalni titan kao katodu, elektrolizu u rastvoru koji sadrži odgovarajuće metalne ione, metalni joni se talože na metalnu titanijumsku katodu, suše i zatim sinteruju na visokoj temperaturi do dobiti obloženu titanijumsku elektrodu. Premaz dobiven ovom metodom je općenito jednoličan i gust. Nedostatak ove metode je što je proces složen i nije lako napraviti ujednačene elektrode velike površine.
Sputter metoda
Filmovi pripremljeni raspršivanjem su kompaktni i imaju jaku adheziju za podlogu. Međutim, ova metoda zahtijeva posebnu opremu, proces pripreme je relativno složen, a otpad matične tekućine je relativno velik, što nije pogodno za veću industrijsku proizvodnju.
