Μηχανισμός Βλάβης Ηλεκτροδίου Οξειδίου Μετάλλου

Μηχανισμός βλάβης ηλεκτροδίου μεταλλικού οξειδίου

Η εξασθένηση της δραστηριότητας του ηλεκτροδίου μεταλλικού οξειδίου συμβαίνει στη διεπιφάνεια ενεργού στρώματος/ηλεκτρολύτη και στη διεπιφάνεια υποστρώματος/ενεργού. Με την πρόοδο της ηλεκτρόλυσης, η επίστρωση ανόδου σταδιακά πέφτει και ητιτάνιοτο υπόστρωμα παθητικοποιείται σε ορισμένα αδύναμα σημεία. Η καταλυτική δραστηριότητα του ηλεκτροδίου σταδιακά εξασθενεί έως ότου χάσει εντελώς τη δραστηριότητά του, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.3

α-Πριν την ηλεκτρόλυση. β-Ηλεκτρόλυση; γ-Μετά την αδρανοποίηση. 1-Υπόστρωμα τιτανίου;2-Ενεργή επίστρωση;3-TiO2

Εικ.1.3 Σκιαγραφικός χάρτης ανόδου οξειδίου μετάλλου κατά την εντατικοποίηση της ζωής

Πολλοί μελετητές έχουν μελετήσει τα αίτια της αστοχίας των ηλεκτροδίων. Επί του παρόντος, εγχώριοι και ξένοι μελετητές έχουν ασυνεπείς ερμηνείες σχετικά με αυτό, κυρίως ως εξής:

(1) Διάλυση του Ru02:

Στην επίστρωση ρουθηνίου, το Ru02 είναι το κύριο ηλεκτροκαταλυτικό συστατικό. Σύμφωνα με θερμοδυναμικούς υπολογισμούς, Ru0₂θα οξειδωθεί σε Ru04 όταν το δυναμικό ανόδου είναι θετικό στα 1,387 V (έναντι SHE ή 1,146 V έναντι SCE):

Ru0₂+2H₂{{0}}Ru0₄+4H⁺+4e (1．20)

Το Ru04 που παράγεται από την αντίδραση μπορεί να υπάρχει με τη μορφή Η₂Ru0₂στη λύση και Ru0₄ αποσυντίθεται περαιτέρω:

Ru0₄+xH₂{{0}}Ru0_2xH₂0+0₂ (1．21)

Με αυτόν τον τρόπο, το ηλεκτροκαταλυτικό συστατικό Ru02 στην επικάλυψη θα εγκαταλείψει το ηλεκτρόδιο και θα διαλυθεί στο διάλυμα, με αποτέλεσμα το ηλεκτρόδιο να χάσει την ενεργή του ενέργεια.

Με βάση τα χαρακτηριστικά των εξαρτημάτων επίστρωσης που δεν είναι ανθεκτικά στην όξινη διάβρωση και την ηλεκτροχημική διάβρωση, προτείνεται ο μηχανισμός παθητικοποίησης του ηλεκτροδίου οξειδίου μετάλλου ρουθηνίου-τιτανίου για να σχηματίσει ένα κενό στρώμα. Στους 40 βαθμούς, Ο. Σε 5mol/LH₂S0₄λύση, πραγματοποιήθηκε δοκιμή ενισχυμένης ζωής. Η χημική διάλυση του Ti0₂σε θειικό οξύ και την ηλεκτροχημική διάλυση του Ru0₂συνδυάζονται για να προκαλέσουν το σχηματισμό ενός κενού στρώματος.

Το Πανεπιστήμιο Tianjin στην Κίνα έχει μελετήσει τον μηχανισμό διάβρωσης του Ru0₂-Ti0₂ηλεκτρόδια και επεσήμανε ότι η ηλεκτροχημική διάλυση ενεργών συστατικών Ru στην επικάλυψη είναι ο κύριος λόγος για την αστοχία του ηλεκτροδίου. Ο Zhang Zhaoxian επεσήμανε δύο περιπτώσεις διάλυσης επικάλυψης ανόδου: η μία είναι η ομοιόμορφη διάλυση ολόκληρης της επιφάνειας της ανόδου και η άλλη είναι τοπική διάλυση σε μια συγκεκριμένη περιοχή της ανόδου (συνήθως στην άκρη της ανόδου). Όταν διαλύεται σε κάποιο βαθμό και το υπόλειμμα επικάλυψης αντιπροσωπεύει το 18% ολόκληρης της επιφάνειας του ηλεκτροδίου, το ηλεκτρόδιο παθητικοποιείται.

(2) Η απώλεια της καταλυτικής δραστηριότητας Ru02

Η επίστρωση ρουθηνίου τιτανίου είναι κατασκευασμένη από μη στοιχειομετρικό Ru0_2-x. Και Ti0_2-x. Το x αποτελείται από οξείδια με έλλειψη οξυγόνου, όπου το x είναι περίπου στην περιοχή από 0.01 έως 0.02. Το πραγματικό κέντρο ενεργοποίησης της εκκένωσης χλωρίου είναι το μη ποσοτικό Ru0₂. Όσο περισσότερα τέτοια οξείδια, τόσο πιο ενεργά κέντρα και τόσο καλύτερη είναι η καταλυτική δραστηριότητα του ηλεκτροδίου. Ο καθηγητής DeNora επεσήμανε κάποτε: Η αγωγιμότητα της επικαλυμμένης ανόδου είναι η απόδοση του παραμορφωμένου μικτού κρυστάλλου τύπου n που δημιουργείται από τον ίδιο κρύσταλλο Ru0₂+Ti0₂μετά από θερμική επεξεργασία, στην οποία υπάρχουν μερικές τρύπες οξυγόνου. Αλλά όταν αυτές οι τρύπες οξυγόνου γεμίσουν με οξυγόνο, η επικάλυψη χάνει την ηλεκτροκαταλυτική της δραστηριότητα και το υπερδυναμικό αυξάνεται γρήγορα, οδηγώντας σε παθητικοποίηση του ηλεκτροδίου. Κάποτε επεξεργάστηκε θερμικά την παθητικοποιημένη άνοδο σε αδρανές αέριο ή κενό και διαπίστωσε ότι όταν αφαιρεθεί το απορροφημένο και προσροφημένο οξυγόνο, η άνοδος επιστρέφει στην αρχική της κατάσταση μη ηλεκτροχημικής μέτρησης, αναζωογονώντας τη δραστηριότητα της ανόδου.

Η Ru0₂Το επικαλυμμένο ηλεκτρόδιο μελετήθηκε με τη μέθοδο δοκιμής ταχείας ζωής. Πιστεύεται ότι ο μηχανισμός καταστροφής του Ru0₂οφείλεται στη μετατροπή του Ru0₂σε άλλους τύπους οξειδίων.

(3) Οξείδωση του υποστρώματος τιτανίου

Κατά τη διάρκεια της ηλεκτρόλυσης, στην άνοδο παράγεται ενεργό οξυγόνο. Εκτός από ένα μέρος του που εκκενώνεται στη διεπιφάνεια ενεργού επικάλυψης/ηλεκτρολύτη και αφήνει την επιφάνεια του ηλεκτροδίου με τη μορφή οξυγόνου και εισέρχεται στο διάλυμα, ένα άλλο μέρος του ενεργού οξυγόνου προσροφάται στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου με διάχυση ή μετανάστευση. Περάστε μέσα από την ενεργή επίστρωση για να φτάσετε στη διεπαφή μεταξύ της επίστρωσης και του υποστρώματος. Αυτά τα ενεργά οξείδια απορροφώνται στην επιφάνεια του υποστρώματος και σχηματίζουν αντίστροφη αντίσταση της ένωσης PN με το τιτάνιο. Επιπλέον, η μορφολογία της ρωγμής της χελώνας είναι μια τυπική δομή ηλεκτροδίων μεταλλικών οξειδίων. Η ύπαρξη ρωγμών επιτρέπει στον ηλεκτρολύτη να έρθει σε επαφή με το υπόστρωμα μέσω των ρωγμών, προκαλώντας οξείδωση του υποστρώματος, προκαλώντας πτώση της ενεργού επικάλυψης, οδηγώντας σε αύξηση του δυναμικού ανόδου και η αύξηση του δυναμικού προάγει περαιτέρω τη διάλυση της επικάλυψης και την οξείδωση του υποστρώματος.

Χρησιμοποιώντας τις φωτογραφίες του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης της αστοχίας του ηλεκτροδίου, μπορούν να παρατηρηθούν διαφορετικές μορφές αποκόλλησης της επικάλυψης):

1) Θρυμματισμένο ξεφλούδισμα: οι ρωγμές ξεφλουδίζονται εν μέρει, και οι μεγάλες ρωγμές σπάνε και ξεφλουδίζονται και τα μεμονωμένα κουκούτσια είναι τόσο βαθιά όσο το υπόστρωμα

2) Ξεφλούδισμα στρώματος κυρτού σχήματος: Μόνο μερικά στρώματα από την επιφάνεια και το εσωτερικό ξεφλουδίζονται σε ένα κυρτό στρώμα σε σχήμα κοιλιάς, οι άκρες του κενού είναι ανομοιόμορφες σαν σπασμένοι τοίχοι και τα γύρω σχέδια μουαρέ είναι καθαρά ορατά

3) Σπάσιμο με ρωγμές: μια σειρά από μοτίβα μούρα εισχωρούν και σχηματίζουν μια μακριά ρωγμή στο κάτω μέρος της ρωγμής. Η περιέλιξη και οι βαθιές λεπτές γραμμές είναι αμυδρά ορατές, γεγονός που προκαλεί τελικά την αποτυχία της επίστρωσης λόγω της μεγάλης απολέπισης 4). Η ανάλυση δείχνει ότι το ξεφλούδισμα της επικάλυψης ανόδου τιτανίου είναι το αποτέλεσμα της συνδυασμένης επίδρασης χημικών και φυσικών δυνάμεων, και αντίστοιχες μέθοδοι βελτίωσης προτείνονται για διαφορετικές μορφές αποφλοίωσης. Σε περίπτωση σύνθλιψης και αποφλοίωσης στρώσης, ο συνδυασμός μεταξύ των επικαλύψεων και του υποστρώματος θα πρέπει να αυξηθεί. με τη μορφή ραγισμένου πλήρους απολέπισης, εκτός από τις παραπάνω βελτιώσεις, θα πρέπει να ελέγχεται και ο αριθμός των διεισδυτικών ρωγμών στην αρχική ραγισμένη επιφάνεια.

Εικόνες SEM του ηλεκτροδίου μετά από εντατικοποίηση

Δημοφιλείς Ετικέτες: Μικτό ηλεκτρόδιο οξειδίου μετάλλου, ηλεκτρόδιο μεταλλικού οξειδίου, Μηχανισμός βλάβης ηλεκτροδίου οξειδίου μετάλλου Κίνα, κατασκευαστές, προμηθευτές, εργοστάσιο, προσαρμοσμένο, χονδρική, χαμηλή τιμή, σε απόθεμα