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鈦陽極上的金屬氧化物涂層的作用是什么？

發布時間：2024-03-19 14:58:08 丨 瀏覽次數：

　　鈦陽極就是鈦基金屬氧化物涂層中的陽極。根據其表面催化涂層不同分別具有析氧功能、析氯功能。一般電極材料要具有良好的導電性，極距變化小，耐腐蝕性強，機械強度和加工性能好，壽命長，費用低，對電極反應具有良好的電催化性能，目前鈦是Z能滿足以上綜合要求的金屬，一般采用工業純鈦TA1\TA2 鈦陽極上的金屬氧化物涂層的作用是：電阻率低，具有良好的導電性(鈦本身導電性能不好)，貴金屬涂層的化學組成穩定，晶體結構穩定，電極尺寸穩定，耐蝕性好，壽命長，具有良好的電催化性能，有利于降低析氧、析氯反應的過電位，節約電能。

　　1、鈦陽極工作壽命長，隔膜法生產氯堿工業中，金屬陽極耐氯和堿的腐蝕，陽極壽命己達6年以上，而石墨陽極僅為8個月。

　　2、可克服石墨陽極和鉛陽極溶解問題，避免對電解液和陰極產物的污染，因而可提高金屬產品純度。

　　3、可提高電流密度。隔膜法生產氯堿中，石墨陽極的工作電流密度為8A/dm2，鈦陽極可成倍地增加，達17A/dm2，這樣在電解廠房、電解槽相同的條件下，產量可增加1倍，提高了單槽生產能力，有效地提高了勞動生產效率。在高工作電流密度下進行電解時，使用鈦陽極比較適宜。

　　4、由于采用了金屬陽極，氯酸鹽電解槽的高溫、高電流密度操作成為可能。金屬陽極的采用使電解槽構造得以改善，降低了電能消耗，加快了次氯酸鹽生氣氯酸鹽的化學反應，從而提高了生產性能。

　　5、采用了DSA，水銀法及隔膜法食鹽電解槽的設計概念和操作條件得以改進，能耗得以降低。DSA低的過電位特性，電極間表面及電極的氣泡容易排除，是金屬陽極電解槽槽電壓降低的重要原因。 由于鈦陽極 具有很多優點，它的開發使氯堿工業取得很大經濟效益，因此很快便在世界各地推廣使用。氯堿生產能力，全世界約4100萬噸/年，采用鈦陽極不小于70%，鈦陽極被譽為氯堿工業一項重大技術。隨后，鈦陽極在許多電解工業中也得到很大的推廣應用。

　　6、陽極尺寸穩定，電解過程中電極間距離不變化，可保證電解操作在槽電壓穩定情況下進行。

　　7、可避免鉛陽極變形后的短路問題，因而可提高電流效率。

　　8、鈦陽極重量輕，可減輕勞動強度。

　　9、開關制作容易，可高精度化。

　　10、工作電壓低，因此電能消耗小，可節省電能消耗，直流電耗可降低10%～20%。鈦陽極工作電壓低的主要原因：

　　1)活性涂層鈦陽極對氯和氧的過電位均比較低。鹽水電解生產氯堿時，鈦陽極對氯過電位低，在1A/cm2時比石墨陽極低140mV;

　　2)可降低“氣泡屏蔽效應”，金屬陽極表面生成的氣泡比較細小，且脫離迅速，這樣電極間充氣度大為降低，兩極間歐姆降大約為700mV，氣泡直徑約為3mm;

　　3)降低了陽極結構的電阻;

　　4)縮短了極間距離。 20世紀60年代，全世界食鹽電解工業年耗電量約1500億度，使用金屬陽極后，每年可節約電能約3億度。

　　11、氯堿生產中，使用鈦陽極后，產品質量高，純度高，不含CO2,堿濃度高，可節省加熱用蒸汽，節省能源消耗。

　　12、耐腐蝕性強，可在許多腐蝕性強，有特殊要求的電解介質中工作。

　　13、基體金屬鈦可多次反復使用。

　　14、金屬陽極的出現，使用氯堿工業中近期涌現出的Z新離子膜電解技術得以設計和實現工業化。   可溶性陽極和不溶性陽極 可溶性陽極在電解過程中起補充金屬離子和導電的作用，不溶陽極只起導電作用。Z早的不溶性陽極是石墨和鉛系陽極上世紀70年代鈦陽極作為新技術開始應用在電解和電鍍行業。目前不溶性陽極可分為兩大類：析氯陽極和析氧陽極。析氯陽極主要用于氯化物電解液體系，電鍍過程中陽極有釋放出來，因此稱為析氯陽極;析氧陽極主要用于硫酸鹽、硝酸鹽、氫氰酸鹽等電解液體系，電鍍過程中陽極有氧氣釋放出來，因此稱為析氧陽極。鉛合金陽極析氧陽極，鈦陽極根據其表面催化涂層不同分別具有析氧、析氯功能或二者功效兼有。

　　氯堿工業用鈦陽極 與石墨電極相比，隔膜法生產燒堿，石墨陽極的工作電壓為8A/DM2涂層陽極可成倍增加，達17A/DM2。這樣在同樣的電解環境下產品可成倍提高，而且所生產品的質量高，*屏蔽的關鍵字*純度高。   電鍍用鈦陽極 電鍍用不溶性陽極是在鈦基體 (網狀、板狀、帶狀、管狀等)上涂覆具有高電化學催化性能的貴金屬氧化物涂層，涂層中含有高穩定性的閥金屬氧化物。新型不溶性鈦陽極 具有高電化學催化能，析氧過電位比鉛合金不溶性陽極低約0.5 V，節能顯著,穩定性高,不污染鍍液,重量輕，易于更換。 新型不溶性鈦陽極的析氧過電位也比鍍鉑不溶性陽極低，但是壽命卻提高1倍以上。廣泛用于各種電鍍中作為陽極或者輔助陽極使用，可以替代常規的鉛基合金陽極,在相同的條件下,可以降低槽電壓，節約電能消耗;不溶性鈦陽極在電鍍過程中具有良好的穩定性(化學、電化學)，使用壽命長。此陽極廣泛用于鍍鎳鍍金、鍍鉻、鍍鋅、鍍銅等電鍍有色金屬行業.

　　鉛及鉛合金陽極 鉛合金陽極屬于析氧陽極，析氧反應的電解液為硫酸和硫酸鹽，主要用于電解冶金。這種陽極存在電解過程中幾何尺寸會有所變化的缺陷。，在電解過程中，鉛陽極基體首先轉化成硫酸鉛，然后再轉化為氧化鉛。硫酸鉛是一個中間層，它是絕緣體，起著化學阻擋層的作用，可以在硫酸環境中保護內層的鉛基體。氧化鉛在外層是實際意義上的電極，上面發生析氧反應，氧化鉛的析氧電位很高，并且隨著電流密度的增加迅速上升，鉛合金陽極的這種特征是由它外層物質氧化鉛的固有特點—氧化鉛是電的不良導體所決定的。此外，在電解過程中，氧化鉛陽極結構的電化學性能不斷衰減，其內部應力的產生導致氧化物一層層脫落，另外，過氧化鉛的生成也導致氧化物不斷溶解，作為中間層的硫酸鉛再次被轉化為氧化鉛，成為新的外層氧化物電催化活性物質，內層的鉛基體又被氧化，形成新的硫酸鉛中間保護層。因此，在電解過程中，鉛及其合金元素不斷溶解到電解液里并沉淀造成溶液污染(溶液中化學沉淀)和陰極產物的污染(陰極表面的污染物電沉積，電解到銅的純度不能很好的得到保證)。

　　1、什么是鈦陽極？ 鈦陽極就是鈦基金屬氧化物涂層中的陽極。根據其表面催化涂層不同分別具有析氧功能、析氯功能。一般電極材料要具有良好的導電性，極距變化小，耐腐蝕性強，機械強度和加工性能好，壽命長，費用低，對電極反應具有良好的電催化性能，目前鈦是Z能滿足以上綜合要求的金屬，一般采用工業純鈦TA1\TA2 鈦陽極上的金屬氧化物涂層的作用是：電阻率低，具有良好的導電性（鈦本身導電性能不好），貴金屬涂層的化學組成穩定，晶體結構穩定，電極尺寸穩定，耐蝕性好，壽命長，具有良好的電催化性能，有利于降低析氧、析氯反應的過電位，節約電能。

　　2、冶金工業中的陽極分可溶性陽極和不溶性陽極。 可溶性陽極在電解過程中起補充金屬離子和導電的作用，不溶陽極只起導電作用。Z早的不溶性陽極是石墨和鉛系陽極上世紀70年代鈦陽極作為新技術開始應用在電解和電鍍行業。目前不溶性陽極可分為兩大類：析氯陽極和析氧陽極。析氯陽極主要用于氯化物電解液體系，電鍍過程中陽極有釋放出來，因此稱為析氯陽極；析氧陽極主要用于硫酸鹽、硝酸鹽、氫氰酸鹽等電解液體系，電鍍過程中陽極有氧氣釋放出來，因此稱為析氧陽極。鉛合金陽極析氧陽極，鈦陽極根據其表面催化涂層不同分別具有析氧、析氯功能或二者功效兼有。         

        3、鉛及鉛合金陽極  鉛合金陽極屬于析氧陽極，析氧反應的電解液為硫酸和硫酸鹽，主要用于電解冶金。這種陽極存在電解過程中幾何尺寸會有所變化的缺陷。，在電解過程中，鉛陽極基體首先轉化成硫酸鉛，然后再轉化為氧化鉛。硫酸鉛是一個中間層，它是絕緣體，起著化學阻擋層的作用，可以在硫酸環境中保護內層的鉛基體。氧化鉛在外層是實際意義上的電極，上面發生析氧反應，氧化鉛的析氧電位很高，并且隨著電流密度的增加迅速上升，鉛合金陽極的這種特征是由它外層物質氧化鉛的固有特點—氧化鉛是電的不良導體所決定的。此外，在電解過程中，氧化鉛陽極結構的電化學性能不斷衰減，其內部應力的產生導致氧化物一層層脫落，另外，過氧化鉛的生成也導致氧化物不斷溶解，作為中間層的硫酸鉛再次被轉化為氧化鉛，成為新的外層氧化物電催化活性物質，內層的鉛基體又被氧化，形成新的硫酸鉛中間保護層。因此，在電解過程中，鉛及其合金元素不斷溶解到電解液里并沉淀造成溶液污染（溶液中化學沉淀）和陰極產物的污染（陰極表面的污染物電沉積，電解到銅的純度不能很好的得到保證）。