آلية فشل قطب أكسيد المعدن

آلية فشل قطب أكسيد المعدن

يحدث إضعاف نشاط أقطاب أكسيد المعدن عند واجهة الطبقة النشطة/الإلكتروليت وواجهة الركيزة/النشطة. مع تقدم التحليل الكهربائي، يتساقط طلاء الأنود تدريجيًا،التيتانيوميتم تخميد الركيزة في بعض الأماكن الضعيفة. يضعف النشاط التحفيزي للقطب الكهربائي تدريجيًا حتى يفقد نشاطه تمامًا، كما هو موضح في الشكل 1.3

أ- قبل التحليل الكهربائي؛ ب- التحليل الكهربائي؛ ج- بعد التعطيل؛ 1-ركيزة التيتانيوم؛2-الطلاء النشط؛3-ثاني أكسيد التيتانيوم

الشكل 1.3 رسم تخطيطي لأنود أكسيد المعدن أثناء تكثيف العمر

لقد قام العديد من العلماء بدراسة أسباب فشل الأقطاب الكهربائية. وفي الوقت الحاضر، فإن العلماء المحليين والأجانب لديهم تفسيرات متضاربة لهذا الأمر، بشكل أساسي على النحو التالي:

(1) حل Ru02:

في طلاء الروثينيوم، Ru02 هو المكون الكهروحفزي الرئيسي. وفقًا للحسابات الديناميكية الحرارية، Ru0₂سوف يتأكسد إلى Ru04 عندما تكون إمكانية الأنود موجبة عند 1.387 فولت (مقابل SHE أو 1.146 فولت مقابل SCE):

رو0₂+2H₂{{0}}رو0₄+4H⁺+4e (1．20)

قد يوجد RuO4 الناتج عن التفاعل في صورة H₂رو0₂في الحل، و Ru0₄ يتم تحليلها بشكل أكبر:

رو0₄٪2bxH₂{{0}}رو0_2xH₂0+0₂ (1．21)

بهذه الطريقة، فإن المكون الكهروحفزي Ru02 الموجود في الطلاء سيترك القطب ويذوب في المحلول، مما يؤدي إلى فقدان القطب لطاقته النشطة.

بناءً على خصائص مكونات الطلاء التي لا تقاوم التآكل الحمضي والتآكل الكهروكيميائي، تم اقتراح آلية التخميد لقطب أكسيد معدن الروثينيوم والتيتانيوم لتشكيل طبقة فراغية. عند 40 درجة مئوية، في محلول 5 مول/لتر من الهيدروجين، يتم تشكيل طبقة فراغية.₂S0₄تم إجراء اختبار حياة معزز للحل. تم إجراء الذوبان الكيميائي لـ Ti0₂في حمض الكبريتيك والتحلل الكهروكيميائي لـ Ru0₂تتحد هذه العناصر لتسبب تكوين طبقة فراغية.

قامت جامعة تيانجين في الصين بدراسة آلية تآكل الروثينيوم₂-تي0₂وأشار تشانغ تشاو شيان إلى حالتين من حل طلاء الأنود: الأولى هي الحل الموحد لسطح الأنود بالكامل، والثانية هي الحل الموضعي في منطقة معينة من الأنود (عادةً عند حافة الأنود). عندما يذوب إلى حد معين وتشكل بقايا الطلاء 18٪ من سطح القطب بالكامل، يتم تخميل القطب.

(2) فقدان النشاط التحفيزي لـ Ru02

طلاء التيتانيوم والروثينيوم مصنوع من Ru0 غير متكافئ_2-x. و تي0_2-xيتكون x من أكاسيد تفتقر إلى الأكسجين، حيث يقع x تقريبًا في نطاق 0.01 إلى 0.02. المركز الحقيقي لتنشيط تفريغ الكلور هو Ru0 غير الكمي₂كلما زاد عدد هذه الأكاسيد، زادت المراكز النشطة، وتحسن النشاط التحفيزي للقطب الكهربي. أشار البروفيسور دي نورا ذات مرة: إن موصلية الأنود المغلف هي أداء البلورة المختلطة المشوهة من النوع n الناتجة عن نفس البلورة Ru0₂+تي0₂بعد المعالجة الحرارية، والتي توجد فيها بعض ثقوب الأكسجين. ولكن عندما تمتلئ ثقوب الأكسجين هذه بالأكسجين، يفقد الطلاء نشاطه الكهروتحفيزي، وترتفع الجهد الزائد بسرعة، مما يؤدي إلى تخميد القطب. لقد عالج ذات مرة الأنود المخمّد حرارياً في غاز خامل أو فراغ، ووجد أنه عند إزالة الأكسجين الممتص والممتز، يعود الأنود إلى حالته القياسية غير الكهروكيميائية الأصلية، مما يؤدي إلى إحياء نشاط الأنود.

الرو0₂تمت دراسة القطب المغلف بطريقة اختبار الحياة السريعة. ويعتقد أن آلية تدمير Ru0₂يرجع ذلك إلى تحويل Ru0₂إلى أنواع أخرى من الأكاسيد.

(3) أكسدة ركيزة التيتانيوم

أثناء التحليل الكهربائي، يتم توليد الأكسجين النشط على الأنود. باستثناء جزء منه يفرغ عند واجهة الطلاء النشط/الإلكتروليت ويترك سطح القطب في شكل أكسجين ويدخل المحلول، يتم امتصاص جزء آخر من الأكسجين النشط على سطح القطب عن طريق الانتشار أو الهجرة. تمر عبر الطلاء النشط للوصول إلى الواجهة بين الطلاء والركيزة. يتم امتصاص هذه الأكاسيد النشطة على سطح الركيزة وتشكل مقاومة عكسية لوصلة PN مع التيتانيوم. بالإضافة إلى ذلك، فإن مورفولوجيا شق السلحفاة هي بنية نموذجية لأقطاب أكسيد المعادن. يتيح وجود الشقوق للإلكتروليت الاتصال بالركيزة من خلال الشقوق، مما يتسبب في أكسدة الركيزة، مما يتسبب في سقوط الطلاء النشط، مما يؤدي إلى زيادة جهد الأنود، كما تعمل الزيادة في الجهد على تعزيز إذابة الطلاء وأكسدة الركيزة.

باستخدام صور المجهر الإلكتروني الماسح لفشل القطب، يمكن ملاحظة أشكال مختلفة من تقشير الطلاء):

1) التقشير المسحوق: يتم تقشير الشقوق جزئيًا، ويتم كسر الشقوق الكبيرة وتقشيرها، وتكون حفر التقشير الفردية بنفس عمق الركيزة

2) تقشير الطبقة المحدبة الشكل: يتم تقشير طبقات قليلة فقط من السطح والداخل في طبقة محدبة على شكل بطن، وحواف الفجوة غير متساوية مثل الجدران المكسورة، وأنماط المواريه المحيطة مرئية بوضوح

3) التشقق والتقشير: يخترق عدد من أنماط الفيد موير الاتصال لتشكيل شق طويل في أسفل الشق. تكون الخطوط الدقيقة المتعرجة والعميقة مرئية بشكل خافت، مما يتسبب في النهاية في فشل الطلاء بسبب التقشر الكبير 4). يشير التحليل إلى أن تقشير طلاء أنود التيتانيوم هو نتيجة للتأثير المشترك للقوى الكيميائية والفيزيائية، ويتم اقتراح طرق تحسين مقابلة لأشكال مختلفة من التقشير. في حالة التكسير وتقشير الطبقات، يجب زيادة التركيبة بين الطلاء والركيزة؛ في شكل تقشير كامل متصدع، بالإضافة إلى التحسينات المذكورة أعلاه، يجب أيضًا التحكم في عدد الشقوق المخترقة على السطح المتصدع الأصلي.

صور المجهر الإلكتروني الماسح للقطب الكهربائي بعد التكثيف

الوسم : قطب أكسيد المعدن المختلط، قطب أكسيد المعدن، آلية فشل قطب أكسيد المعدن الصين، الشركات المصنعة، الموردين، المصنع، حسب الطلب، الجملة، السعر المنخفض، في المخزون