Mehanizem odpovedi elektrode kovinskega oksida

Mehanizem odpovedi elektrode iz kovinskega oksida

Do oslabitve aktivnosti elektrode kovinskega oksida pride na vmesniku aktivna plast/elektrolit in substrat/aktivni vmesnik. Z napredovanjem elektrolize anodna prevleka postopoma odpada intitansubstrat je na nekaterih šibkih mestih pasiviran. Katalitska aktivnost elektrode postopoma slabi, dokler popolnoma ne izgubi svoje aktivnosti, kot je prikazano na sliki 1.3.

a-Pred elektrolizo; b-elektroliza; c-Po inaktivaciji; 1-Substrat iz titana;2-Aktivni premaz;3-TiO2

Slika 1.3 Skica anode iz kovinskega oksida med intenziviranjem življenjske dobe

Mnogi znanstveniki preučujejo vzroke za okvaro elektrod. Trenutno si domači in tuji strokovnjaki tolmačijo neenotno, predvsem takole:

(1) Razpad Ru02:

V rutenijevi prevleki je Ru02 glavna elektrokatalitska komponenta. Po termodinamičnih izračunih je Ru0₂bo oksidiran v Ru04, ko je anodni potencial pozitiven pri 1,387 V (v primerjavi s SHE ali 1,146 V v primerjavi s SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Ru04, ki nastane z reakcijo, lahko obstaja v obliki H₂Ru0₂v rešitvi in ​​Ru0₄ se nadalje razgradi:

Ru0₄+xH₂{{0}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

Na ta način bo elektrokatalitična komponenta Ru02 v prevleki zapustila elektrodo in se raztopila v raztopini, zaradi česar bo elektroda izgubila svojo aktivno energijo.

Na podlagi značilnosti komponent prevleke, ki niso odporne proti kislinski koroziji in elektrokemični koroziji, je predlagan mehanizem pasivacije elektrode iz rutenij-titanovega kovinskega oksida za tvorbo prazne plasti. Pri 40 stopinjah, O. V 5mol/LH₂S0₄rešitev, je bil opravljen preizkus podaljšane življenjske dobe. Kemično raztapljanje Ti0₂v žveplovi kislini in elektrokemijsko raztapljanje Ru0₂skupaj povzročijo nastanek prazne plasti.

Univerza Tianjin na Kitajskem je preučevala korozijski mehanizem Ru0₂-Ti0₂elektrode in poudaril, da je elektrokemično raztapljanje aktivnih komponent Ru v prevleki glavni razlog za okvaro elektrod. Zhang Zhaoxian je izpostavil dva primera raztapljanja anodne prevleke: eden je enakomerno raztapljanje celotne površine anode, drugi pa je lokalno raztapljanje na določenem območju anode (običajno na robu anode). Ko se do določene mere raztopi in ostanek prevleke predstavlja 18 % celotne površine elektrode, je elektroda pasivirana.

(2) Izguba katalitične aktivnosti Ru02

Prevleka iz rutenija in titana je narejena iz nestehiometričnega Ru0_2-x. In Ti0_2-x. x je sestavljen iz oksidov s pomanjkanjem kisika, kjer je x približno v območju od 0.01 do 0.02. Pravo središče aktivacije odvajanja klora je nekokvantitativni Ru0₂. Več ko je takih oksidov, več je aktivnih centrov in boljša je katalitična aktivnost elektrode. Profesor DeNora je nekoč poudaril: Prevodnost prevlečene anode je zmogljivost popačenega mešanega kristala n-tipa, ustvarjenega iz istega kristala Ru0₂+Ti0₂po toplotni obdelavi, v kateri je nekaj lukenj za kisik. Ko pa so te luknje za kisik napolnjene s kisikom, prevleka izgubi svojo elektrokatalitsko aktivnost in prenapetost hitro naraste, kar vodi do pasivizacije elektrode. Nekoč je pasivirano anodo toplotno obdelal v inertnem plinu ali vakuumu in ugotovil, da se po odstranitvi absorbiranega in adsorbiranega kisika anoda vrne v prvotno neelektrokemično merilno stanje, kar oživi aktivnost anode.

Ru0₂prevlečeno elektrodo smo proučevali z metodo hitrega preizkusa življenjske dobe. Menijo, da mehanizem uničenja Ru0₂je posledica pretvorbe Ru0₂na druge vrste oksidov.

(3) Oksidacija titanovega substrata

Pri elektrolizi na anodi nastaja aktivni kisik. Razen tega, da se del tega kisika izprazni na meji aktivnega premaza/elektrolita in zapusti površino elektrode v obliki kisika ter vstopi v raztopino, se drugi del aktivnega kisika adsorbira na površini elektrode z difuzijo ali migracijo. Pojdite skozi aktivni premaz, da dosežete vmesnik med premazom in substratom. Ti aktivni oksidi se adsorbirajo na površini substrata in tvorijo obratni upor PN spoja s titanom. Poleg tega je morfologija želvaste razpoke tipična struktura elektrod iz kovinskega oksida. Obstoj razpok omogoča stik elektrolita s podlago skozi razpoke, kar povzroči oksidacijo podlage, kar povzroči odpadanje aktivne prevleke, kar vodi do povečanja anodnega potenciala, povečanje potenciala pa dodatno spodbuja raztapljanje prevleke. in oksidacijo substrata.

Na fotografijah okvare elektrode z vrstičnim elektronskim mikroskopom lahko opazimo različne oblike luščenja prevleke):

1) Zdrobljeno luščenje: razpoke so delno odluščene, velike razpoke pa so odlomljene in odluščene, posamezne jamice pa so tako globoke kot podlaga

2) Luščenje konveksne plasti: le nekaj plasti s površine in notranjosti je odluščenih v konveksni trebušasti plasti, robovi reže so neravni kot zlomljene stene, okoliški moiré vzorci pa so jasno vidni

3) Razpokano lomljenje: številni vzorci vide moire prodrejo in tvorijo dolgo razpoko na dnu razpoke. Vijugaste in globoke drobne črte so slabo vidne, kar sčasoma povzroči, da prevleka ne uspe zaradi velikega luščenja 4). Analiza kaže, da je luščenje prevleke iz titanove anode rezultat kombiniranega učinka kemičnih in fizikalnih sil, zato so predlagane ustrezne metode izboljšave za različne oblike luščenja. V primeru drobljenja in luščenja plasti je treba povečati kombinacijo premazov in podlage; v obliki razpokanega popolnega luščenja je treba poleg zgornjih izboljšav nadzorovati tudi število prodornih razpok na prvotni razpokani površini.

SEM slike elektrode po intenziviranju

Priljubljena oznake: elektroda iz mešanega kovinskega oksida, elektroda iz kovinskega oksida, mehanizem odpovedi elektrode s kovinskim oksidom Kitajska, proizvajalci, dobavitelji, tovarna, po meri, veleprodaja, nizka cena, na zalogi